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RECALQUES EM ATERRO INSTRUMENTADO CONSTRUÍDO SOBRE DEPÓSITO
MUITO MOLE COM DRENOS VERTICAIS NA BARRA DA TIJUCA, RIO DE JANEIRO
Marcus Vinicius Rios Bedeschi
TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRAMAS
DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO
DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A
OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA CIVIL.
Aprovada por:
_______________________________________
Prof. Willy Alvarenga Lacerda, Ph.D.
_______________________________________
Prof. Sandro Salvador Sandroni, Ph.D.
_______________________________________
Prof. Márcio de Souza Soares de Almeida, Ph.D.
_______________________________________
Prof. Alberto Sampaio F. J. Sayão, Ph.D.
_______________________________________
Prof. Fernando A. B. Danziger, D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ-BRASIL
OUTUBRO DE 2004
ii
BEDESCHI, MARCUS VINICIUS RIOS
Recalques em aterro instrumentado construído
sobre depósito muito mole com drenos verticais
na Barra da Tijuca, Rio de Janeiro [Rio de Janeiro]
2004
XII, 172 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc.,
Engenharia civil, 2004)
Tese – Universidade Federal do Rio de
Janeiro, COPPE
1. Argila mole 2. Recalques 3. Poro-pressão
I. COPPE/UFRJ II. Título (série)
iii
Este trabalho é dedicado à memória de dois
anjos em minha vida, meu avô Nelson Bedeschi e
minha prima Michelle Bedeschi.
iv
AGRADECIMENTOS
Ao professor Willy Alvarenga Lacerda, pela amizade, pelos conhecimentos
fornecidos em suas aulas ministradas e pela confiança depositada ao indicar-me à
Geoprojetos.
Ao professor Sandro Sandroni, inspirador e co-orientador, pela destreza e
generosidade em passar seus conhecimentos de forma simples e objetiva. Pelo
companheirismo e pela amizade desenvolvida durante o período de atividades de
execução da obra. Pela empolgação e incentivo demonstrados a cada etapa concluída
deste trabalho.
Ao engenheiro Fabrício Antônio Florido de Souza pela amizade e
competência na elaboração das figuras deste trabalho.
Ao técnico Ferdinando Ferreira Soares pela experiência compartilhada e
pelos muitos ensinamentos fornecidos durante a execução da obra.
À Geoprojetos Engenharia Ltda pela doação de equipamentos utilizados.
A todos os membros pertencentes à grande família Geoprojetos, em especial,
aos engenheiros Sidney Reis Barbosa e José Roberto Thedim Brandt pelo apoio e
incentivo e aos amigos Antônio Garcia Sobrinho e Leny Maria Guimarães.
Aos engenheiros da Plarcon, Marcos Antônio, Ragoni e Luiz Cláudio pelo
apoio dado durante a execução da obra.
À engenheira Ana Cristina M. G. Carvalho pela amizade e incentivo
demonstrados durante a execução deste trabalho.
Aos professores e técnicos da COPPE/UFRJ que em muito contribuíram para
minha formação.
Aos companheiros de mestrado da COPPE/UFRJ pela amizade e união nos
momentos de dificuldade.
Aos membros da banca examinadora, pela disponibilidade em avaliar esta
dissertação.
A meu pai Francisco Antônio Bedeschi pelo apoio incondicional nos meus
estudos e na minha formação. Pelo amor, carinho e estímulo demonstrados em todas
as etapas da minha vida.
A minha mãe Marise Rios Bedeschi pela sabedoria silenciosa inconfundível.
Pelo amor, carinho e compressão em todos os momentos da minha vida.
A minha irmã Monique Rios Bedeschi pelo amor e pela amizade. Pela certeza
na confiança que sempre estaremos juntos.
v
A minha eterna madrinha Sônia Rios pelo amor, carinho e os cuidados
durante minha formação profissional.
Aos meus tios João Batista e Lady pela amizade e carinho durante minha
permanência em Juiz de Fora.
A mãe Dedê pelo carinho e atenção dispensados a mim e a minha irmã em
todos os momentos.
Ao meu afilhado Marco Antônio pela sua presença inspiradora.
Aos membros permanentes em meu coração Sr. Paulo T. Muto , Carmem T.
Muto e família pelo amor, carinho e apoio durante todos os momentos da minha vida.
Ao amigo Joe T. Muto e família pelo carinho e companheirismo demonstrados
ao longo de nossa sólida amizade.
Ao engenheiro André Pimenta Mathias pela amizade e pela recepção na
cidade do Rio de janeiro.
Ao amigo de todas as horas Rodrigo da Silva Ferreira pelo companheirismo e
compreensão durante meu período de incubação para finalização deste trabalho.
Ao franco-luso-brasileiro Sérgio Costa e sua fiel escudeira Elaine pela
amizade e incentivo nas horas mais difíceis.
A Renata Brum da Paz e família pelo amor e pela acolhida carinhosa na
cidade do Rio de Janeiro.
Ao CNPq pelo apoio financeiro.
A Deus por iluminar meu caminho e por muitas vezes me carregar em seus
braços nas horas em que eu não podia caminhar.
vi
Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários
para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)
RECALQUES EM ATERRO INSTRUMENTADO CONSTRUÍDO SOBRE DEPÓSITO
MUITO MOLE COM DRENOS VERTICAIS NA BARRA DA TIJUCA, RIO DE JANEIRO
Marcus Vinicius Rios Bedeschi
Outubro/2004
Orientador: Prof. Willy Alvarenga Lacerda
Programa: Engenharia Civil
Esta dissertação visa analisar os dados obtidos do monitoramento do aterro
construído sobre depósito de argila muito mole, o qual se destina à construção de um
condomínio na Barra da Tijuca, Rio de Janeiro.
O objetivo reside em obter os valores dos coeficientes de adensamento
através dos dados de recalque e poro-pressão e realizar uma análise comparativa com
os valores encontrados nos ensaios de campo, compreendendo ensaios de dissipação
com piezocone e permeabilidade in situ e ensaios de laboratório.
Inicialmente apresenta-se uma revisão bibliográfica das teorias e métodos de
análise a serem utilizados nesta dissertação, seguida pela descrição do projeto e sua
execução. Posteriormente, apresenta-se uma caracterização geotécnica do solo em
estudo, baseada em ensaios de campo e laboratório, os resultados da instrumentação
e as análises dos dados de recalque e poropressão.
Com base nos resultados dos coeficientes de adensamento, observa-se uma
boa concordância entre os valores encontrados através de retroanálise dos dados de
recalque e poro-pressão com os ensaios de permeabilidade in situ. Os resultados
provenientes dos ensaios de adensamento e piezocone apresentam valores
destoados dos encontrados através de outros métodos analisados. O valor do
recalque final estimado em projeto, via umidade, apresenta boa concordância com os
recalques medidos em campo e os obtidos por retroanálise dos dados de recalque.
vii
Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)
SETTLEMENTS OF AN INSTRUMENTED EMBANKMENT WITH VERTICAL DRAINS
ON A VERY SOFT CLAY DEPOSIT IN THE BARRA DA TIJUCA, RIO DEJANEIRO
Marcus Vinicius Rios Bedeschi
October/2004
Advisor: Prof. Willy Alvarenga Lacerda
Department: Civil Engineering
This dissertation seeks to analyze the obtained data of the embankment
monitoring built on deposit of very soft clay, which is destined to the construction of a
condominium in to Barra da Tijuca, Rio de Janeiro.
The objective is to obtain the values of the coefficients of consolidation
through of the settlement and purpose data and to realize a comparative analysis with
the values found in the field, encompassing dissipation rehearsals with piezocone and
“in situ” permeability and data from laboratory.
Initially it is presented a bibliography revision of the theories and analysis
methods used in this dissertation followed by the description of the project and its
execution. Later on, it is presented a geotechnical characterization of the soil in study,
based on results of field and laboratory, the results of the instrumentation and the
analyses of the settlement and porepressure data.
The results of the coefficients of consolidation obtained present a good
agreement between adjust the settlement data, porepressure data and the results of “in
situ” permeability. The results obtained in the laboratory and piezocone present
different values when compared with other analysis methods. The predictions of the
magnitude of settlements obtained present a good agreement when compared with
measured in field and process back analysed with settlement data.
viii
ÍNDICE CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO.................................................................. 01 I.1 – Apresentação geral............................................................................ 01 I.2 – Objetivos e organização da tese........................................................ 02 CAPÍTULO II – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................ 04 II.1 – Introdução......................................................................................... 04 II.2 – Teoria de adensamento.................................................................... 04 II.2.1 – Teoria de adensamento de TERZAGHI e FROLICH (1936).......... 04 II.2.2 – Teoria de adensamento de BARRON (1948)................................ 07 II.2.3 – Teoria de adensamento para drenagem combinada radial e vertical........................................................................................................ 09 II.3 – Drenos verticais – Aspectos teóricos................................................ 09 II.3.1 – Eficiência dos drenos verticais....................................................... 10 II.3.2 – Diâmetro equivalente dos drenos verticais pré-fabricados............ 11 II.3.3 – Área de influência e espaçamento dos drenos verticais................ 11 II.3.4 – Considerações sobre amolgamento – Efeito Smear..................... 12 II.3.5 – Efeito da resistência hidráulica dos drenos verticais..................... 14 II.4 – Método de ASAOKA para interpretação de medidas de recalque.... 15 II.4.1 – Construção gráfica do método de ASAOKA (1978) modificado por MAGNAN e DEROY (1980)................................................................ 16 II.4.2 – Considerações finais sobre o método de ASAOKA....................... 17 II.5 – Método de ORLEACH para interpretação de dados de poropressão............................................................................................... 17 II.5.1 – Construção gráfica do método de ORLEACH (1983).................... 19 II.6 – Figuras.............................................................................................. 19 CAPÍTULO III – DESCRIÇÃO DO PROJETO E EXECUÇÃO.................. 25 III.1 – Introdução........................................................................................ 25 III.2 – Localização da área em estudo....................................................... 25 III.3 – Zoneamento geotécnico do terreno................................................. 26 III.4 – Sequência executiva da área C....................................................... 26 III.4.1 – Modelo geotécnico........................................................................ 28 III.4.2 – Cotas desejadas e recalques........................................................ 28 III.4.3 – Velocidade dos recalques............................................................. 30 III.4.4 – Estabilidade.................................................................................. 34 III.4.5 – Sequência executiva..................................................................... 34 III.5 – Projeto de instrumentação............................................................... 35 III.5.1 – Instalação dos instrumentos......................................................... 40 III.6 – Execução da obra............................................................................ 42 III.6.1 – Sondagens.................................................................................... 42 III.6.2 – Ensaios especiais......................................................................... 43 III.6.3 – Aterro na área C........................................................................... 43 III.6.4 – Cravação dos drenos pré-fabricados............................................ 46 III.6.5 – Execução da instalação dos instrumentos.................................... 48 CAPÍTULO IV – CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA............................. 50 IV.1 – Introdução........................................................................................ 50 IV.2 – Sondagens de simples reconhecimento e perfis de solo................ 50 IV.3 – Ensaios de caracterização da área em estudo............................... 54 IV.3.1 – Limites de Atterberg e umidade natural........................................ 54 IV.3.2 – Matéria orgânica........................................................................... 54
ixIV.4 – Descrição do material utilizado como aterro................................... 59 IV.5 – Ensaios especiais............................................................................ 60 IV.6 – Ensaio de Piezocone....................................................................... 61 IV.6.1 – Descrição do equipamento........................................................... 61 IV.6.2 – Procedimento e sequência de ensaio.......................................... 61 IV.6.3 – Resultados dos ensaios de piezocone......................................... 62 IV.7 – Ensaio de Palheta........................................................................... 67 IV.7.1 – Ensaio de palheta e equipamento utilizado.................................. 67 IV.7.2 – Procedimento e sequência de ensaio.......................................... 68 IV.7.3 – Resultados dos ensaios de Palheta............................................. 68 IV.8 – Ensaio de adensamento.................................................................. 70 IV.8.1 – Coleta de amostras indeformadas................................................ 70 IV.8.2 – Procedimentos de amostragem................................................... 70 IV.8.3 – Equipamentos e procedimentos de ensaio.................................. 72 IV.8.4 – Resultado dos ensaios de adensamento..................................... 72 CAPÍTULO V – RESULTADOS DA INSTRUMENTAÇÃO....................... 82 V.1 – Introdução........................................................................................ 82 V.2 – Dados de recalque........................................................................... 82 V.3 – Dados piezométricos........................................................................ 95 V.3.1 – Tempo de resposta dos piezômetros............................................ V.4 – Ensaios de permeabilidade “in situ”.................................................
122 123
V.4.1 – Descrição do equipamento............................................................ 123 V.4.2 – Procedimento e sequência de ensaio........................................... 123 V.4.3 – Resultado dos ensaios de permeabilidade “in situ”....................... 125 CAPÍTULO VI – ANÁLISES DOS DADOS DE RECALQUE E POROPRESSÃO....................................................................................... 127 VI.1 – Introdução........................................................................................ 127 VI.2 – Análise dos dados de recalque....................................................... 127 VI.2.1 – Aplicação do método de ASAOKA (1978) modificado por MAGNAN e DEROY(1980)........................................................................ 128 VI.2.2 – Análise dos dados de recalque das placas PR-232 e PR-309..... 133 VI.3 – Análise dos dados de poropressão pelo método de ORLEACH (1983)......................................................................................................... 135 VI.4 – Análise dos ensaios de dissipação com piezocone......................... 140 VI.5 – Análise dos coeficientes de adensamento a partir dos ensaios de permeabilidade “in situ”.............................................................................. 141 VI.6 – Análise dos resultados dos ensaios de adensamento.................... 143 VI.7 – Ajuste de curvas teóricas aos dados de recalque........................... 143 VI.8 – Análise comparativa dos coeficientes de adensamento.................. 148 CAPÍTULO VII – CONCLUSÕES E PROPOSTAS PARA PESQUISAS FUTURAS.................................................................................................. 156 VII.1 – Considerações iniciais.................................................................... 156 VII.2 – Conclusões..................................................................................... 156 VII.2.1 – Conclusões sobre a instrumentação .......................................... 156 VII.2.2 – Conclusões sobre os recalques.................................................. 156 VII.2.3 – Conclusões sobre os coeficientes de adensamento................... 157 VII.3 – Propostas para pesquisas futuras.................................................. 158 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................... 159 APÊNDICE 1 – FOTOS REFERENTES À EXECUÇÃO DA OBRA......... 163
x
LISTA DE SÍMBOLOS
α0 e α1 – Intercepto e a inclinação da reta ajustada aos dados de poro-pressão
utilizado no método de ORLEACH (1983)respectivamente;
α1, α2... – raízes da equação de Bessel que satisfazem a equação;
β1 – Coeficiente angular da reta ajustada aos dados de recalque utilizado no método
de ASAOKA (1978);
∆σ’ – Variação da tensão efetiva;
∆σ’v – Variação da tensão vertical efetiva;
∆e – Variação do índice de vazios;
∆h – Variação da altura;
∆t – Variação do tempo;
εv – Deformação volumétrica vertical;
γnat – Peso específico natural do solo;
γsat – Peso específico saturado;
γw – Peso específico da água;
η – Parâmetro de eficiência dos drenos;
ρ – Recalque;
σ – Tensão total;
σ’ – Tensão efetiva;
σ’v0 – Tensão vertical efetiva inicial;
σ’vf – Tensão vertical efetiva final;
σ’vm – Tensão vertical de sobreadensamento;
a e b – Dimensões dos drenos pré-fabricados;
av – Coeficiente de compressibilidade;
cc – Índice de compressão;
cc/(1+e) – Parâmetro de compressão virgem;
ch – Coeficiente de adensamento horizontal;
cs – Índice de recompressão;
cv – Coeficiente de adensamento vertical;
D – Diâmetro do bulbo de areia;
d – Diâmetro interno do tubo do piezômetro Casagrande;
de – Diâmetro efetivo;
ds – Diâmetro da área amolgada;
xidw – Diâmetro equivalente;
e – Índice de vazios;
e0 – Índice de vazios inicial;
Eoed – Módulo de compressão volumétrica;
F(n) – Função relativa ao diâmetro de influência de um dreno e ao seu diâmetro
efetivo;
Fq(n) – Parâmetro igual a F(n), para o caso em que a resistência hidráulica é relevante;
H – Espessura da camada;
h – Umidade natural;
H1 – Carga piezométrica para t = t1;
H2 – Carga piezométrica para t = t2;
Hd – Distância de drenagem;
Ir – Índice de rigidez;
J0, J1,... Y0, Y1 – Funções de Bessel de primeira e Segunda ordem respectivamente;
kh – Coeficiente de permeabilidade horizontal;
kr – Permeabilidade na direção horizontal na região intacta;
ks– Permeabilidade na direção horizontal na região amolgada;
kv – Coeficiente de permeabilidade vertical;
kw – Permeabilidade do dreno;
L – Altura do bulbo de areia;
l – Comprimento característico do dreno;
LL – Limite de liquidez;
LP – Limite de plasticidade;
m – Coeficiente angular da reta no método por SANDRONI (2004);
m – Relação referente à raiz quadrada dos coeficientes de permeabilidade horizontal e
vertical;
mv – Coeficiente de deformação volumétrica;
n – Razão de espaçamento de drenos;
PPI – Perda por ignição;
qw – Vazão do dreno;
R – Raio do piezocone;
r – Relação entre (ch/cv) utilizada no método de ASAOKA (1978);
re – Raio de influência do dreno;
Rman – Raio equivalente do mandril;
RSA – Razão de sobreadensamento;
Rsm – Raio do “smear”;
xiirw – Raio do dreno;
s – Índice da zona amolgada;
Su – Resistência não drenada;
t – Tempo;
T* – Fator tempo segundo HOULSBY e TEH (1988);
Th – Fator tempo horizontal;
Tv – Fator tempo vertical;
Uh – Grau de adensamento devido ao fluxo radial;
Uv – Grau de adensamento devido ao fluxo vertical;
Uvh – Grau de adensamento combinado;
Wr – Resistência hidráulica do dreno;
x, y, z – Coordenadas retangulares do ponto.
1
CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO I.1 – APRESENTAÇÃO GERAL
Atualmente, com a impossibilidade de crescimento dos centros urbanos, cada
vez mais se torna necessária a utilização de todas as áreas disponíveis. Dentre estas
áreas freqüentemente se encontram os solos moles com baixa capacidade de suporte.
O tratamento destas baseava-se em técnicas que utilizavam a remoção do solo mole,
mais difundidas e por isso mais aplicadas antigamente, devido ao desconhecimento do
comportamento do solo carregado, o que impossibilitava utilizar o solo mole no seu
próprio local.
Com base nesta necessidade, desenvolveram-se nas últimas décadas
técnicas de estabilização destes solos de fundação objetivando prevenir rupturas por
cisalhamento, conhecer e controlar a magnitude dos recalques.
A técnica utilizada baseava-se na construção do aterro por etapas, realizadas
de forma a carregar o solo com uma carga inferior à carga final a ser aplicada,
objetivando não ultrapassar a capacidade de carga do solo. As cargas posteriores
seriam então aplicadas, em tempos pré-determinados, até se atingir a carga final
almejada. O objetivo desta técnica reside em melhorar as condições de resistência ao
cisalhamento do solo ao longo do tempo, com o aumento gradual das tensões efetivas
obtido com a dissipação das poro-pressões induzidas pelo carregamento. Entretanto,
o aspecto negativo desta técnica é o longo tempo necessário para se obter êxito nos
objetivos traçados. Esta limitação pode ser minorada com a utilização de drenos
verticais aceleradores de recalque associado com o carregamento por etapas.
Drenos verticais fundamentam-se em induzir um aumento da velocidade de
adensamento através da criação de uma drenagem radial em adição à drenagem
vertical existente, diminuindo a distância de percolação, aproveitando o fato de que a
permeabilidade horizontal é freqüentemente maior do que a vertical em depósitos
argilosos desta natureza.
Segundo JOHNSON (1970), o primeiro caso conhecido de aplicação de
drenos verticais foi em 1934, num aterro rodoviário na Califórnia. No entanto, os
principais estudos analíticos para drenos verticais de areia foram apresentados por
BARRON (1948). No Brasil, o pioneirismo ficou por conta do trabalho apresentado por
VARGAS (1949), fazendo-se uso dos drenos verticais de areia. Na década de 70, a
diversificação e o aperfeiçoamento dos métodos de instalação dos drenos de areia
2
objetivaram minimizar os efeitos negativos do amolgamento causados por ocasião da
cravação, denominado efeito “smear”.
Após este período, surgiram os drenos pré-fabricados, os quais pelo seu
tamanho, forma e processo de cravação, acreditava-se que induziriam menores
perturbações no solo. Os estudos desenvolvidos por SAYE (2001) constatam que a
cravação de drenos verticais pré-fabricados desenvolvem perturbações similares ou
maiores do que os drenos de areia.
Apesar da teoria e emprego dos drenos verticais em diversas obras de
engenharia abrangerem muitas décadas, ainda persistem dúvidas devido à
complexidade do fenômeno.
Os problemas basicamente residem na determinação dos parâmetros do solo,
em especial, o valor do coeficiente de adensamento horizontal e os efeitos
perturbadores causados pela cravação.
I.2 – OBJETIVOS E ORGANIZAÇÃO DA TESE
Este trabalho é baseado na execução do projeto de construção de um
condomínio na Barra da Tijuca, elaborado pela Geoprojetos Engenharia Ltda., o qual
se refere a um aterro instrumentado sobre depósito de argila mole.
O aterro da área em estudo, localizado a sudoeste do terreno, foi executado
sobre uma camada compressível de espessura aproximada de 7 metros, tendo como
condicionante do processo de adensamento drenos verticais instalados na maior parte
da área estudada.
O objetivo reside na avaliação dos coeficientes de adensamento obtidos
através dos dados retroanalisados de recalque e dados de poropressão. Estes serão
comparados com os resultados dos coeficientes de adensamento obtidos de ensaios
de campo, compreendendo ensaios de dissipação com piezocone e permeabilidade “in
situ” e ensaios de laboratório.
Pretende-se ainda analisar comparativamente os recalques estimados em
projeto com os recalques observados em campo.
O capítulo II visa apresentar uma revisão das teorias do adensamento
tradicionais, que servem como base para os métodos destinados à análise de
problemas de adensamento. Apresenta-se, ainda, uma breve revisão dos métodos
baseados em dados de recalque e poropressão.
3
O capítulo III apresenta uma descrição do projeto, detalhando os
procedimentos adotados para a instalação dos instrumentos, e uma sucinta
explanação a respeito da execução do aterro.
O capítulo IV apresenta, inicialmente, os resultados dos ensaios para
caracterização geotécnica do terreno, compreendendo ensaios de umidade,
determinação dos limites de Atterberg e perda por ignição e uma descrição do material
constituinte do aterro lançado. Posteriormente apresentam-se os resultados dos
ensaios de campo, compreendendo ensaios de piezocone e palheta e ensaios de
adensamento unidimensional em laboratório.
O capítulo V apresenta as informações, obtidas da instrumentação, que
englobam dados de recalque, obtidos das placas de recalque e aranhas magnéticas,
dados piezométricos, obtidos dos piezômetros de Casagrande, piezômetros elétricos e
medidores de nível de água e ensaios de permeabilidade “in situ” realizados nos
piezômetros de Casagrande.
No capítulo VI são apresentados os resultados obtidos através dos métodos
descritos no capítulo II para a obtenção dos valores dos coeficientes de adensamento.
Realiza-se ainda uma comparação dos resultados das análises com os valores
encontrados em laboratório e em campo.
No capítulo VII são apresentadas as conclusões desta dissertação e as
sugestões para futuras pesquisas.
4
CAPÍTULO II – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA II.1 - INTRODUÇÃO
Este capítulo visa apresentar, de forma sucinta, as teorias e métodos de
análise a serem utilizados nesta dissertação.
Será apresentada preliminarmente uma revisão bibliográfica das teorias
clássicas utilizadas na análise do processo de adensamento. Serão apresentadas a
teoria de adensamento desenvolvida por TERZAGHI e FROLICH (1936), a teoria de
adensamento de BARRON (1948) e a teoria desenvolvida por CARRILLO (1942)
referente à drenagem combinada radial e vertical.
Em seguida serão apresentados os aspectos teóricos aplicados na utilização
de drenos verticais.
Posteriormente, serão apresentados os métodos utilizados na avaliação do
desempenho do aterro sobre solo mole, baseado em dados provenientes da
instrumentação. Estes são referentes a análise de recalques ao longo do tempo,
método de ASAOKA (1978), e a análise do excesso de poropressão baseado no
método de ORLEACH (1983).
II.2 – TEORIA DE ADENSAMENTO II.2.1 – TEORIA DE ADENSAMENTO DE TERZAGHI E FROLICH (1936)
Para condições de deformação unidimensional e fluxo vertical, a equação
diferencial que rege o adensamento de solos compressíveis submetidos a
carregamentos verticais foi proposta pela primeira vez por TERZAGHI e FROLICH
(1936).
Apesar das hipóteses simplificadoras feitas, a teoria do adensamento é útil
porque permite avaliar, ao menos aproximadamente, a velocidade dos recalques
devido ao adensamento, com base nos resultados de ensaios de laboratório.
O desenvolvimento da teoria do adensamento se baseia nas seguintes
hipóteses:
a) Solo homogêneo;
b) Solo saturado;
c) Compressibilidade dos grãos sólidos e da água são desprezíveis em
relação à compressibilidade do solo;
5
d) Não há diferença de comportamento entre massas de solo de pequenas e
grandes espessuras;
e) A compressão é unidimensional;
f) O fluxo de água é unidirecional;
g) É válida a lei de Darcy;
h) Alguns parâmetros físicos que na realidade variam durante o processo
são admitidos constantes;
i) O índice de vazios varia linearmente com o aumento da tensão efetiva
durante o processo de adensamento;
j) Domínio dos pequenos deslocamentos e pequenas deformações.
Baseado nas hipóteses descritas acima a equação fundamental do
adensamento desenvolvida por TERZAGHI e FROLICH ( 1936) é apresentada como:
2
2
.)1.(
zu
aeKv
tu
wv ∂∂
×+
=∂∂
γ (II.1)
O segundo membro da equação (II.1) reflete as características do solo e é
denominado coeficiente de adensamento (cv) a saber:
wvwvv m
kva
eKvcγγ ..
)1.(=
+= (II.2)
onde:
Kv – coeficiente de permeabilidade vertical;
e – índice de vazios;
av – coeficiente de compressibilidade;
γw – peso específico da água;
mv – coeficiente de deformação volumétrica;
cv – coeficiente de adensamento vertical.
O coeficiente de compressibilidade e o coeficiente de deformação volumétrica
podem ser definidos como:
'veav σ∆
∆−= e
ea
m vv +=
1 (II.3)
onde:
∆e – variação do índice de vazios;
∆σ’v – variação da tensão vertical efetiva.
6
A equação diferencial do adensamento assume então a expressão:
2
2
.zuc
tu
v ∂∂
=∂∂
(II.4)
A integração da equação (II.4) apresenta a variável tempo vinculada ao
coeficiente de adensamento e à maior distância de percolação da seguinte forma:
2
.Hd
tcv=Τ (II.5)
onde:
T – fator tempo;
Hd – distância de drenagem;
t – tempo.
A situação tridimensional o qual descreve o adensamento vertical e radial
devido ao fluxo combinado vertical e radial é representado por:
2
2
2
2
2
2
..zuc
yu
xuc
tu
vh ∂∂
+
∂∂
+∂∂
=∂∂
(II.6)
O coeficiente de adensamento horizontal (ch) é dado pela expressão:
wvh a
ekhcγ.
)1.( += (II.7)
onde:
x, y, z – coordenadas retangulares do ponto;
ch – coeficiente de adensamento horizontal;
Kh – coeficiente de permeabilidade horizontal.
A porcentagem média de adensamento na teoria de TERZAGHI e FROLICH
(1936) pode ser obtida pela expressão:
TvM
mv e
MU
2
02
21 −∞
=
×−= ∑ (II.8)
onde:
M= ( )12.2
+mπ com M > 0;
t – tempo.
A expressão (II.8) pode ter sua representação, segundo TAYLOR (1948),
descrita pelas seguintes expressões empíricas:
7
2.4 vv UT
=π
para Uv < 60% (II.9)
( ) 0851,01log.9332,0 −−−= vv UT para Uv > 60% (II.10)
II.2.2 – TEORIA DE ADENSAMENTO DE BARRON (1948)
A teoria do adensamento desenvolvida por BARRON (1948) na realidade é
uma extensão da teoria do adensamento de TERZAGHI e FROLICH (1936). Esta
teoria fundamenta-se no tratamento similar entre o adensamento por compressão
vertical devido à drenagem horizontal e ao fluxo vertical.
Baseado na teoria de TERZAGHI e FROLICH (1936), BARRON (1948)
desenvolveu a teoria do adensamento para o projeto de instalação de drenos verticais
de areia, apresentando um extenso estudo incluindo soluções abrangendo
considerações que desviam das condições ideais de drenagem.
Os drenos verticais idealizados são constituídos de areia e introduzidos
através de uma camada compressível e espaçados de maneira que o mais longo
caminho de drenagem horizontal seja inferior ao mais longo caminho de drenagem
vertical.
No desenvolvimento da teoria de BARRON (1948) foram consideradas duas
condições extremas de deformações verticais a saber:
a) Deformações verticais iguais – baseia-se na hipótese de que as cargas
distribuídas na superfície não são uniformes durante o processo de
adensamento e que os recalques na superfície são iguais e uniformes.
b) Deformações verticais livres – Baseia-se na hipótese de que a carga
distribuídas na superfície permanece constante durante o processo de
adensamento e que os recalques superficiais resultantes não são
uniformes.
Equacionando a teoria de BARRON (1948) para adensamento tridimensional
a partir da equação (II.6) em coordenadas cilíndricas e ainda desprezando a drenagem
vertical, temos a drenagem radial pura descrita como:
∂∂
+∂∂
=∂∂
2
21ru
ru
rc
tu
h (II.11)
A partir da equação do adensamento para drenagem radial pura (II.11),
assumindo a condição de deformações verticais iguais temos que:
8
−−=
)(8
exp1nFT
U hh (II.12)
Sendo definido:
2
.de
tcT h
h = (II.13)
dwden = (II.14)
75,0)ln(4
13)ln(1
)( 2
2
2
2
−≅−
−−
= nn
nnn
nnF (II.15)
onde:
Uh – grau de adensamento devido ao fluxo radial;
Th – fator tempo horizontal;
F(n) – função relativa ao diâmetro de influência de um dreno e ao seu
diâmetro efetivo;
de – diâmetro efetivo;
dw – diâmetro equivalente.
A porcentagem de adensamento média considerando a condição de
deformações verticais livres pode ser expressa em termos da função de Bessel como
sendo:
( ) ( ) ( )[ ] ( )h
a
aaTn
nUnUnnU
uurU ..4exp
.1)(4
1 22
,...2,12
120
222
21
0
αααα
α−
−−−= ∑
∞=
(II.16)
onde:
U1(α)= J1(α)Y0(α) – Y1(α)J0(α)
U0(αn)= J0(αn)Y0(α) – Y0(αn)J0(α)
J0, J1,... Y0, Y1 – funções de Bessel de primeira e Segunda ordem
respectivamente;
α1, α2...- raízes da equação de Bessel que satisfazem a equação
J1(αn)Y0(α) – Y1(αn)J0(α) = 0
Para o caso de adensamento com fluxo radial com deformações verticais
livres, o solo adensa mais rapidamente junto ao dreno do que na periferia, o que
implica na ocorrência de recalques diferenciais na superfície de carregamento.
Entretanto, estes efeitos geram uma redistribuição das cargas que serão regidas pelo
grau de arqueamento da superfície de carregamento, que no caso extremo, onde
9
todas as deformações verticais seriam iguais e não originariam recalques diferenciais,
conduziriam a condição de deformações verticais iguais.
De acordo com SCOTT (1963), o que ocorre na realidade fica compreendido
entre as duas condições extremas sugeridas por BARRON (1948).
Segundo RICHARD (1959) a diferença entre os resultados obtidos para as
condições extremas de BARRON (1948) torna-se pouco relevante para valores de n >
10. Este evidencia que, a diferença entre ambas as soluções sugeridas por BARRON
(1948), é de pequena magnitude e que a simplicidade relativa da equação de
deformações verticais iguais torna-se uma ferramenta mais conveniente para análises
de desempenho dos drenos. A solução para este caso, incluindo a zona amolgada, é
apresentada na equação (II.17).
mTr
eWU2
11−
−=−= (II.17)
Onde:
( )
−+
−−
−= 2
2
2
2
2
2 14
13ln1 n
nrwKk
nnn
nnm r e 2
e
r
rtc
Tr = e ( )
s
rr
ksk
rwKk 1−
=
Sendo:
Kr e ks– permeabilidade na direção horizontal na região intacta e amolgada;
rw e re – raio do dreno e raio de influência do dreno.
II.2.3 – TEORIA DE ADENSAMENTO PARA DRENAGEM COMBINADA RADIAL E
VERTICAL A teoria do adensamento vertical pode ser generalizada para um
adensamento tridimensional correspondente ao caso de um elemento de solo ser
submetido a uma compressão nas três direções dos eixos cartesianos originando uma
redução de volume e fluxo de água nas três direções.
A partir da equação (II.6), CARRILLO (1942) demonstrou que a mesma
poderia ser resolvida decompondo-se nas equações (II.4) e (II.11) e analisadas em
separado, originando para o grau de adensamento médio combinado, a seguinte
relação:
( ) ( )( )hvvh UUU −−=− 1.11 (II.18)
onde:
Uvh – grau de adensamento combinado;
Uv – grau de adensamento devido a fluxo vertical;
Uh - grau de adensamento devido a fluxo horizontal.
10
II.3 – DRENOS VERTICAIS – ASPECTOS TEÓRICOS
Com o objetivo de acelerar os recalques em obras sobre solos compressíveis,
a utilização de drenos verticais vem sendo largamente empregada.
Inicialmente, de acordo com MAGNAN (1983) Moran em 1925 propôs uma
metodologia para utilização de drenos constituídos por areia para estabilização de
depósitos de solos moles e aumento da velocidade de adensamento. Posteriormente,
surgiram os drenos verticais pré-fabricados constituídos basicamente de um núcleo de
plástico ranhurado envolto por material filtrante.
O material filtrante objetiva evitar que as partículas de solo penetrem no
núcleo ranhurado, afetando o transporte da água por este, ocasionando uma
diminuição em sua capacidade de descarga.
Estes elementos, convenientemente espaçados, ocasionam uma
redistribuição de fluxo, originando uma redução nas trajetórias das partículas de água
no interior da camada em adensamento, obtendo-se assim uma diminuição no tempo
final do processo.
Deve-se ressaltar que a utilização dos drenos verticais não interfere no valor
do recalque total e sua influência se limita à antecipação dos recalques em função do
tempo.
Diversos fatores devem ser observados ao se optar como solução o projeto
de instalação de drenos verticais, dentre os quais podem ser citados:
- características do solo baseado em ensaios de laboratório e de campo;
- propriedade do elemento drenante;
- aplicação da teoria de adensamento apropriada.
A eficácia dos drenos verticais depende, em muito, do processo construtivo,
sendo fundamental que a sua construção exerça a menor perturbação possível. O
amolgamento da argila em torno dos drenos não só aumenta o valor dos recalques
como ainda torna a argila mais impermeável, dificultando a percolação que se tem
como objetivo.
Os parâmetros envolvidos na análise das propriedades dos drenos verticais
podem ser apresentadas como:
- eficiência dos drenos verticais;
- diâmetro equivalente dos drenos pré-fabricados;
- área de influência e espaçamento dos drenos
- amolgamento – efeito “smear”;
- resistência hidráulica do dreno.
11
II.3.1 – EFICIÊNCIA DOS DRENOS VERTICAIS
Inicialmente deve-se avaliar a eficiência da utilização dos drenos verticais. De
acordo com BJERRUM ( 1972) a eficiência é assegurada quando:
6,0'
log
''
log
0'
>=
v
vf
vm
vf
σσσσ
η (II.19)
onde:
vf'σ - tensão vertical efetiva final;
vm'σ - tensão de sobreadensamento;
0'vσ - tensão vertical efetiva inicial;
As variáveis da equação (II.19) são obtidas na figura (II.1).
II.3.2 – DIÂMETRO EQUIVALENTE DOS DRENOS VERTICAIS PRÈ-FABRICADOS
De acordo com HANSBO (1979) o perímetro do dreno equivalente seria o
mesmo do dreno real. Desta forma o diâmetro equivalente é representado pela
equação:
( )bad w += 2.π
( )π
bad w+
=2
(II.20)
onde a e b são as dimensões do dreno vertical pré-fabricado ilustrado na
figura (II.2).
II.3.3 – ÁREA DE INFLUÊNCIA E ESPAÇAMENTO DOS DRENOS VERTICAIS
Os drenos verticais podem ser dispostos em malhas quadradas ou
triangulares conforme ilustrado na figura (II.3).
Assumindo que os drenos estejam dispostos em malha quadrada, igualando a
área do círculo equivalente à área do quadrado a saber:
4
22 ed
lπ
= e π4ld e =
12
lde 13,1= (II.21)
Caso a distribuição seja em malha triangular, a área de influência dos drenos
possui a forma hexagonal. Assim sendo, igualando-se a área do círculo equivalente ao
hexágono a saber:
22
323
4l
de =π
e 22
36 ld e
π=
lde 05,1= (II.22)
II.3.4 – CONSIDERAÇÕES SOBRE AMOLGAMENTO – EFEITO “SMEAR”
De acordo com BARRON (1948) o emprego dos drenos verticais como
acelerador de recalques ocasiona, nas adjacências do mesmo, um efeito de
amolgamento conhecido como efeito “smear”, gerado por ocasião da sua instalação.
A magnitude destes efeitos dependem da sensibilidade do solo e do método
empregado na execução dos drenos.
CASAGRANDE e POULOS (1969) consideram que as perturbações têm sua
influência intensificada quando o espaçamento é menor que dois metros. E ainda, que
a cravação dos drenos pré-fabricados causa progressivamente mais perturbações
reduzindo substancialmente o grau de adensamento.
Assumindo um cilindro de argila amolgada ao redor do dreno cravado,
segundo HANSBO (1979), a região onde ocorre rearranjo do solo apresenta um
coeficiente de permeabilidade horizontal menor do que o da região indeformada. Este
fato ocasiona uma condição de fronteira nova entre a região não perturbada e a
amolgada gerando desta forma uma mudança do fator F(n), descrito anteriormente
pela equação (II.15), tornando-se:
)ln(75,0ln)( sKK
snnF
v
hs +−
= (II.23)
onde:
Kh e Kv – coeficiente de permeabilidade na região intacta e amolgada
respectivamente;
ds – diâmetro da área amolgada;
dwdss = - índice de zona amolgada.
A figura (II.4) apresenta o modelo adotado por HANSBO.
13
Alguns parâmetros, tais como s e a relação entre as permeabilidades Kh/Ks
são difíceis de se estimar. Entretanto, constuma-se adotar para valores de s, segundo
HANSBO et al (1981), o valor de 1,0 para dreno de areia jateado, 1,5 para dreno pré-
fabricado e 2,0 para os demais tipos de drenos de areia. SHARMA e XIAO (2000)
desenvolveram estudos experimentais em laboratório objetivando determinar a
geometria da zona de amolgamento em torno de drenos verticais de ponta fechada. O
experimento, baseado em dados de poropressão e teores de umidade coletados no
meio da camada em diferentes posições radiais, aponta valores de s igual a 4.
A equação (II.23) é mais sensível aos valores de Kh/Ks, que em geral, situa-se
entre 1,5 a 3,0 do que aos valores de s.
Estudos paramétricos desenvolvidos por RIXNER et al (1986) concluíram que
as incertezas associadas aos valores de ch adotados nos cálculos do tempo de
adensamento são mais significativos do que a influência de pequenas variações de s e
de Kh/Ks.
Estudos mais recentes desenvolvidos por SAYE ( 2001) constatam que a
cravação de drenos verticais pré-fabricados desenvolvem perturbações similares ou
maiores do que os drenos de areia de ponta fechada.
ONOUE et al. (1991) apresentaram estudos experimentais desenvolvidos em
laboratório a respeito da evolução da variação da permeabilidade nas adjacências
circulares do dreno, considerando a relação raio do dreno/mandril instalados em argila
uniforme com Kh = Kv. De acordo com a figura (II.5) apresentada por ONOUE et al
(1991), ressalta-se que a zona III apresenta uma considerável diminuição da
permeabilidade, causada pela perturbação oriunda da cravação, estendendo-se a 1,6
vezes a relação do raio dreno/mandril. E ainda que, a zona II apresenta um
decréscimo moderado da permeabilidade estendendo-se a uma distância de 6,5 vezes
a relação do raio do dreno/mandril.
Os estudos desenvolvidos por SAYE (2001) revelam que as perturbações
ocorridas na cravação do drenos pré-fabricados contém as mesmas limitações
identificadas por CASAGRANDE e POULOS (1969) para perturbações em drenos de
areia. As perturbações ocorreram em todos os espaçamentos de drenos, sendo esse
efeito incrementado quando o espaçamento decresce, o que faz com que, para
espaçamentos inferiores a 1,75 metros, o ganho na aceleração dos recalques torne-se
pouco significativo, conforme ilustrado na figura (II.6).
14
II.3.5 – EFEITO DA RESISTÊNCIA HIDRÁULICA DOS DRENOS VERTICAIS
De acordo com a dedução admitida por BARRON (1948) na dedução da
equação (II.12), em determinadas circunstâncias os drenos pré-fabricados podem não
se comportar com permeabilidade infinita.
ORLEACH (1983) a partir das equações de HANSBO et al. (1981) propôs,
para este caso, a seguinte equação para avaliar a resistência hidráulica dos drenos: 2
12
=
w
h
rKwK
Wr (II.24)
Como a permeabilidade Kw do dreno é determinada a partir do ensaio em que
é medida a vazão do dreno quando este é submetido a um gradiente unitário temos
que:
AiKwqw ..= (II.25)
então
2wr
qwA
qwKwπ
== (II.26)
Substituindo na equação (II.24) obtém-se:
2.2 lqwK
Wr h
= π (II.27)
onde:
Kh – permeabilidade na direção horizontal;
qw – vazão do dreno;
l – comprimento característico do dreno.
A figura (II.7) ilustra como devem ser admitido o comprimento característico
do dreno.
Para valores de Wr < 0,1 o efeito da resistência hidráulica pode ser
desprezado. Caso contrário, segundo HANSBO et al. (1981) recomenda-se substituir
F(n) na equação (II.12) por Fq(n) da seguinte forma:
( )qwk
zlznFnF hq .2..)()( −+= π (II.28)
De acordo com ALMEIDA (1992) Fq(n) é função de z, sendo Uh = f(z)
adotando-se um valor médio de Uh.
15
II.4 – MÉTODO DE ASAOKA PARA INTERPRETAÇÃO DE MEDIDAS DE RECALQUE
O método desenvolvido por ASAOKA (1978) baseia-se nas análises dos
dados de recalque coletados em campo objetivando determinar o recalque final e os
coeficientes de adensamento vertical e horizontal.
Para o caso de drenagem vertical o método de ASAOKA (1978) adota a
equação do adensamento de MIKASA (1963), definida como sendo:
2
2
.z
ct
vv
v
∂∂
=
∂∂ εε
(II.29)
onde:
εv – deformação volumétrica vertical;
cv – coeficiente de adensamento vertical;
t – tempo.
Assim sendo, o valor do coeficiente de adensamento vertical proposto por
ASAOKA é dado por:
tHdcv ∆
−= 12 ln125 β
(II.30)
onde:
Hd – distância de drenagem;
β1 – coeficiente angular;
∆t – intervalo de tempo considerado.
De forma análoga, MAGNAN e DEROY (1980) modificaram o método partindo
da equação desenvolvida por TERZAGHI e FROLICH (1936), propondo para o
coeficiente de adensamento vertical uma expressão muito semelhante à desenvolvida
por ASAOKA (1978), dada por:
tHdcv ∆
−= 122
ln4 βπ
(II.31)
Para o caso de drenagem radial pura segundo MAGNAN e DEROY (1980),
através da equação de BARRON (1948), utilizando a condição de deformações
verticais iguais, propuseram que o coeficiente de adensamento horizontal seria dado
por:
( )t
dnFc eh ∆−= 12 ln
8β
(II.32)
16
Para o caso de drenagem combinada vertical e radial, MAGNAN e DEROY
(1980) propuseram inicialmente uma equação para o cálculo do coeficiente de
adensamento horizontal dada por:
+
∆−= 2
21
2
4ln
8)(
Hdc
tnFd
c veh
πβ (II.33)
Observa-se então que a expressão (II.33) resulta em um sistema
indeterminado, com duas incógnitas, cv e ch, e apenas uma equação. Assim sendo,
torna-se necessária uma informação adicional, qual seja a relação entre os
coeficientes de adensamento vertical e horizontal. Atribuindo um valor para cv e
inserindo a relação r (ch/cv), a equação (II.33) pode ser escrita como sendo:
( ) 2
2
2
1
48
ln
rHdnFd
tc
e
h π
β
+
∆−
= (II.34)
II.4.1 – CONSTRUÇÃO GRÁFICA DO MÉTODO DE ASAOKA (1978) MODIFICADO POR MAGNAN E DEROY (1980)
Segundo ALMEIDA (1996) o método de ASAOKA (1978) modificado por
MAGNAN e DEROY (1980) consiste nos seguintes passos:
a) Traçado da curva recalque ao longo do tempo;
b) Divisão da curva em valores de tempo igualmente espaçados, de acordo
com a figura (II.8.a), recomendando-se admitir valores entre 30 e 90 dias;
c) Determinação dos recalques S1, S2, S3... correspondentes ao tempo t1, t2,
t3...
d) Construção do gráfico Si, Si-1, em um sistema de eixos cartesianos de
mesma escala horizontal e vertical, utilizando os valores determinados em
c;
e) Ajustar o traçado da reta que melhor se alinhe aos pontos do gráfico do
item d;
f) Determinação do coeficiente angular (β1) da curva, conforme a figura
(II.8.b);
g) Traçar a bissetriz dos eixos cartesianos para obter com a interseção com
a curva plotada o recalque a tempo infinito S∞ conforme ilustrado na figura
(II.8.b);
17
h) Determinação dos valores dos coeficientes de adensamento vertical e
horizontal.
II.4.2 – CONSIDERAÇÕES FINAIS SOBRE O MÉTODO DE ASAOKA
Para o caso de carregamento por etapas, adota-se um coeficiente angular
para cada etapa de carregamento constante, conforme ilustrado em (II.9.a).
De acordo com SCHMIDT (1992), o valor encontrado de (β1) através do
método de ASAOKA (1978) é afetado pela ocorrência do adensamento secundário
juntamente com o primário. Este fato é verificado com a mudança de inclinação da
curva como ilustrado na figura (II.9.b).
Analisando as curvas recalque ao longo do tempo em escala logarítmica
conforme figura (II.10), de acordo com LEROUEIL et al (1985), este artifício possibilita
visualizar a influência e o comportamento dos recalques primários e secundários. A
partir disto, caso a influência do secundário seja pequena, o método proposto por
ASAOKA (1948) pode ser utilizado para determinar os valores do recalque a um tempo
infinito.
Deve-se ressaltar que o método de ASAOKA (1978) só pode ser aplicado
após transcorridos 60% de adensamento, sendo válido apenas para relações
exponenciais, conforme apontado por MASSAD (1982). Portanto, torna-se
indispensável o conhecimento da estimativa do recalque final para a correta aplicação
do método. Os erros correntes pela utilização do método fora da faixa de validação
acarretam, no caso de adensamento predominantemente vertical, recalques menores
e coeficiente de adensamento vertical maior que o real. Para o caso de adensamento
radial e combinado, vertical e horizontal, respeitando a faixa de validação, o método
apresenta correta estimativa para os recalques porém o coeficiente de adensamento
depende da geometria da zona de amolgamento em torno do dreno.
II.5 – MÉTODO DE ORLEACH PARA INTERPRETAÇÃO DE DADOS DE POROPRESSÃO
O método desenvolvido por ORLEACH (1983) baseia-se nas análises dos
dados de poropressão coletados em campo objetivando determinar os coeficientes de
adensamento vertical e horizontal.
No caso de drenagem vertical, ORLEACH (1983) utiliza apenas o primeiro
termo da série, válida para Tv < 0,1, da equação de poropressões da teoria de
18
Terzaghi. Observou ainda que esta poderia ser reduzida à equação de uma reta, para
o caso de se plotar o logaritmo de excesso de poropressão ao longo do tempo em
escala aritmética de acordo com a equação:
tu .)ln( 10 αα −= (II.35)
e ainda que:
2
2
1 .4.
Hdcvπ
α = (II.36)
Assim sendo, o coeficiente de adensamento vertical é dado por:
12
2
4 απ
=
Hdcv (II.37)
onde:
α0 e α1 – intercepto e a inclinação da reta respectivamente;
t – tempo;
Hd – distância de drenagem.
No caso de drenagem radial ORLEACH (1983) baseia-se na equação de
poropressão de BARRON (1948), tendo este desenvolvimento resultado em uma
equação análoga ao desenvolvimento para o caso de adensamento vertical, equação
(II.35), definida como:
21 ).(.8
e
h
dnFc
=α (II.38)
Assim sendo, traçando-se o gráfico ln(u) ao longo do tempo e obtido o valor
de α1, o coeficiente de adensamento horizontal pode ser expresso por:
1
2
8).(
α
= e
hdnF
c (II.39)
No caso de drenagem combinada, deve-se avaliar a real importância do efeito
da drenagem vertical.
FERREIRA (1991), comparando os efeitos da drenagem vertical para
diferentes razões de fator de tempo Tv/Th com fatores de profundidade normalizada z,
concluiu que, para valores baixos de (Tv/Th < 0,01) e para valores de z maiores que 0,2
e 0,3, pode-se considerar desprezível a influência da drenagem vertical. Concluiu
ainda que a drenagem vertical torna-se significativa próximo às fronteiras drenantes,
decrescendo com o distanciamento da mesma.
19
II.5.1 – CONSTRUÇÃO GRÁFICA DO MÉTODO DE ORLEACH (1983)
Segundo FERREIRA (1991) o método de ORLEACH (1983) consiste nos
seguintes passos:
a) Traçado da curva de excesso de poropressão ao longo do tempo
conforme ilustrado na figura (II.11.a);
b) Traçado da curva em escala logarítmica dos dados de excesso de
poropressão ao longo do tempo;
c) Ajustar o traçado da reta que melhor se alinhe aos pontos;
d) Determinação de α1 de acordo com a figura (II.11.b);
e) Determinação dos valores dos coeficientes de adensamento vertical e
horizontal.
II.6 – FIGURAS
Figura (II.1) – Curva log. σ’v x índice de vazios (e).
Figura (II.2) – Dimensões a e b do dreno vertical pré-fabricado.
veσ'vo σ'vm σ'vf
logσ'v
dw
a
b
20
Figura (II.3) – Malha de drenos triangular e quadrangular (Almeida, 1981).
Figura (II.4) – Amolgamento devido à instalação do dreno – (HANSBO, 1981).
rc
l/2
l l
cr
wr
dedsdw
u=0
u=0s=ds/dw
DRENO
SOLO DEFORMADO
SOLO INTACTO
Kh
dQ dz
dQ
Kw
2
1
rs
rw
Kh
dQ dz
Ks
21
Figura (II.5) – Expectativa da variação da permeabilidade horizontal seguindo a
instalação de drenos com mandril circular considerando a relação dreno/mandril
(Onoue e outros 1991, citado por Saye, 2001).
Figura (II.6) – Efeitos das perturbações geradas pela cravação de drenos pré-
fabricados no tempo de adensamento (Saye, 2001).
0
50
100
150
200
250
0,5 1 1,5 2 2,5 3TRIANGULAR DRAIN SPACING (m)
t 95%
(day
s)
Field Observation Bar Anchor
Calculated for ch(e) = 0,008 m2/day
Field observations Plate Anchor
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Zone IIDisturbed
Zone IUndisturbedDrain
Zone
III
Rem
olde
d
1.6 6.5
r/rw
Kh/
Kho
22
Figura (II.7) – Comprimento característico do dreno vertical (Almeida, 1981).
a)
b)
Figura (II.8) – a) Curva recalque x tempo na construção gráfica de ASAOKA (1978), b)
Construção gráfica do método de ASAOKA (1978) modificado por MAGNAN e DEROY
(1980).
Reca
lque
(s)
Tempo (t)∆t ∆t ∆t ∆t ∆t
0
snsn-1s4s3s2s1
tntn-1t4t3t2t1
ll 2l
fronteira drenante fronteira impermeável
S1 S2 SS3 Sj-1
S2
S3
S4
8
S 8
Sj
0
inclinação β1(A)
Sj=Sj-
1
23
a) b)
Figura (II.9) – a) Carregamento em duas etapas, b) Compressão secundária em cada
etapa de carregamento na construção gráfica de ASAOKA (1978).
Figura (II.10) – Gráfico recalque x tempo em escala semi logarítmica (Leroueil e
outros, 1995).
Sj-1
Sj
0
(B)
(A)
Sj-1
Sj
0
(B)
(A)Re
calq
ues
log t
Adensamentoprimário
dominante
Adensamentosecundáriodominante
(fluência da argila)
Tran
siçã
o
24
a)
b)
Figura (II.11) – a) Gráfico excesso de poropressão x tempo, b) Determinação do valor
de α1 na construção gráfica de ORLEACH (1983).
u
t
lnu
t
lnu
lnu
1
2
t1 t2
1
α1
25
CAPÍTULO III – DESCRIÇÃO DO PROJETO E EXECUÇÃO III.1 – INTRODUÇÃO
Este capítulo tem como objetivo apresentar as informações gerais sobre a
localização da área em estudo e, sobretudo, apresentar uma descrição do projeto
elaborado e uma sucinta explanação a respeito de sua execução.
III.2 – LOCALIZAÇÃO DA ÁREA EM ESTUDO
Os estudos foram desenvolvidos durante construção de um Condomínio na
Barra da Tijuca. Uma visão global da região está assinalada no mapa geral da Barra
da Tijuca apresentado na figura (III.1).
Figura (III.1) – Localização da área onde os estudos foram desenvolvidos.
26
III.3 – ZONEAMENTO GEOTÉCNICO DO TERRENO
A área em estudo, cuja feição geotécnica principal é a existência de uma
camada superior extremamente mole, turfosa e argilosa, assente sobre camada de
areia, foi subdividida com base em sondagens em três áreas denominadas A, B e C.
O trecho a oeste do terreno esteve carregado por um aterro hidráulico, com
espessura média de seis metros, tendo sido lançado por volta de 1985 e removido em
1995. Esta carga com duração de dez anos resultou no adensamento da camada
extremamente mole. Os trechos das áreas A, B e C que estiveram sob o aterro
hidráulico receberam as denominações A1, B1 e C1. A descrição das subdivisões do
terreno é apresentada na tabela abaixo (III.1) e ilustrada na figura (III.2).
Tabela - (III.1) - Subdivisões do terreno extremamente mole.
ÁREA ESPESSURA LOCAL
A Inferior a 1,0 metro Norte e leste do terreno
B 1,0 a 3,0 metros Parte central do terreno
C 3,0 e 7,5 metros Sudoeste do terreno
III.4 – SEQÜÊNCIA EXECUTIVA DA ÁREA C
A área C, onde foram desenvolvidos os estudos da presente tese, possui uma
espessura de solo extremamente mole que varia entre 3,0 e 7,5 metros, abrangendo
cerca de 30.200 m2, e é a parte do terreno onde se encontram as condições
geotécnicas mais adversas.
Os estudos de projeto geotécnico específico para esta área abrangeram a
montagem de um modelo geotécnico, estudo das cotas desejadas e dos recalques,
estudo da velocidade dos recalques e uso de drenos verticais, estabilidade e, por fim,
a elaboração de uma seqüência executiva.
27
Figura (III.2) – Planta geotécnica do terreno.
28
III.4.1 – MODELO GEOTÉCNICO
O modelo geotécnico adotado considerou a espessura do solo extremamente
mole de toda a área C como igual a sete metros admitindo drenagem dupla. A
superfície do terreno natural, em média, na cota zero, apresenta nível de água
praticamente coincidente com a superfície, como observado nas sondagens
preliminares.
As características geotécnicas da camada extremamente mole foram obtidas
através de ensaios de umidade, determinações de limites de liquidez e plasticidade e
ensaios de perda por ignição, realizados em amostras recolhidas das sondagens. A
partir destes ensaios foram estimados os seguintes parâmetros geotécnicos,
apresentados na tabela (III.2), para a camada de solo extremamente mole.
Tabela - (III.2) - Parâmetros geotécnicos estimados.
PARÂMETRO PROF. DE
0 A 3 M
PROF. DE
3 A 7 M
Umidade natural, h (%) 400 200
Peso específico saturado,γsat, (kN/m3) 11,2 12,5
Parâmetro de compressão virgem, Cc/(1+e), adimensional 0,42 0,42
Diferença de sobreadensamento, σ’vm-σ’vo, (kPa) 10 20
Razão de sobreadensamento, RSA 6,6 3,3
Coeficiente de adensamento, cv, (cm2/s) 5x10-4 5x10-4
Resistência não drenada, Su, (kPa) 4,0 7,0
Quanto aos aterros, foram adotados, para efeito de cálculo, pesos específicos
de 19,0 e 19,5 KN/m3 para as condições natural e saturada, respectivamente.
Na etapa inicial da implantação da obra na área C, foram realizados ensaios
especiais de laboratório (adensamento) e de campo (palheta e piezocone), objetivando
confirmar ou corrigir os parâmetros de resistência e adensamento selecionados para a
camada de solo extremamente mole.
III.4.2 – COTAS DESEJADAS E RECALQUES
De acordo com as cotas finais desejadas, variando de +1,30 a +3,00 metros,
foram realizados cálculos com possibilidade de variar a carga de aterro e considerar
29
sua submersão parcial, de modo a fornecerem os recalques e as espessuras
necessárias de aterro para qualquer cota final desejada.
Os recalques finais foram obtidos através da relação bilinear logarítmica
apresentada abaixo:
( ) ( )
+
+
+
=∑vm
vf
i
i
vo
vm
i
ii e
Cce
CsH''
log1'
'log1 σ
σσσ
ρ
onde:
i - número de uma das “n” camadas de pequena espessura em que se divide a
espessura de solo compressível;
ρ - recalque;
Hi - espessura da camada i;
Csi e Cci - índices de recompressão e compressão da camada i;
ei - índice de vazios inicial da camada i;
σ’vm - tensão de pré-adensamento da camada i;
σ’v0- tensão vertical efetiva inicial no centro da camada i;
σ’vf - tensão vertical efetiva final no centro da camada i.
Os resultados obtidos estão relacionados de forma gráfica apresentando os
recalques e a espessura necessária de aterro em função da cota final desejada na
figura (III.3).
Figura (III.3) – Cota final desejada e espessura de aterro necessária.
COTA FINAL DESEJADA x ESPESSURA DE ATERRO NECESSÁRIA
1,21,41,61,82,02,22,42,62,83,03,23,43,63,84,04,24,44,64,85,05,25,45,6
1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0
COTA FINAL DESEJADA (m)
ESPE
SSU
RA
NEC
ESSÁ
RIA
E R
ECA
LQU
E(m
)
COTA DO TERRENO = 0,00 mESPESSURA DA ARGILA EXTREMAMENTE MOLE =
7,00 m
ESPESSURA DE ATERRO NECESSÁRIA
RECALQUE
30
III.4.3 – VELOCIDADE DOS RECALQUES
Tendo como objetivo obedecer aos prazos de planejamento do
empreendimento, 12 meses, associado com o findar dos recalques, foram
desenvolvidos e estudados diferentes partidos de projeto visando encontrar a
alternativa mais vantajosa de modo a atender ao prazo fixado. Dentre estes, foram
aventados a substituição do material e reaterro, substituição por deslocamento, aterro
sobre colchão de areia, aplicação de sobrecarga e a utilização de drenos verticais.
A substituição do material extremamente mole por escavação e reaterro foi
liminarmente descartada devido à espessura da camada, assim como a substituição
por deslocamento com aterro de ponta, dada a vizinhança com a lagoa e outras
feições ambientais sensíveis.
Considerando a hipótese de simplesmente lançar os aterros na área C sobre
um colchão de areia, verificou-se que o processo de adensamento levaria diversos
anos para se completar (90% de adensamento em cerca de 7 anos) e que, no prazo
estipulado, apenas 40% dos recalques ocorreriam conforme ilustrado na figura (III.4).
Figura ( III.4 ) – Porcentagem de adensamento com o tempo.
CAMADA COM 7 m DE ESPESSURA; DUPLA DRENAGEM; Cv = 5x10-4 cm2/S
05
101520253035404550556065707580859095
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TEMPO (anos)
POR
CEN
TAG
EM D
E A
DEN
SAM
ENTO
(U)
31
Isto significa que, passados os 12 meses, ainda restariam por ocorrer
recalques da ordem de 1 metro ou mais, os quais requereriam outros 5 a 6 anos para
acontecer, o que portanto seria inviável conforme ilustrado na figura (III.5).
Aventou-se, em seguida, a alternativa de aplicar uma sobrecarga que
induzisse o recalque necessário dentro do prazo almejado. Como este prazo
corresponde a 40% de adensamento, o recalque do aterro mais a sobrecarga teria que
ser 2,5 vezes maior do que o recalque do aterro sem sobrecarga. Isto implicaria em ter
espessuras excessivas de aterro as quais, além do custo, redundariam em problemas
incontornáveis de estabilidade concluindo que a alternativa é inviável.
Figura ( III.5 ) – Recalque com o tempo para aterros sem drenos.
Finalmente, contemplou-se a utilização de drenos verticais aceleradores de
recalques cujo dimensionamento foi feito segundo procedimentos correntes.
Foram considerados drenos pré-fabricados com diâmetro equivalente de 6
centímetros objetivando obter 90% de adensamento no prazo de 12 meses, o que
resultou num arranjo de drenos com distribuição triangular com 1,35 metros de altura e
1,50 metros de base.
Esta alternativa com drenos se apresenta, portanto, como a única aplicável
dentre as tecnologias e procedimentos usuais conforme ilustrado na figura (III.6).
Na porção da área C, onde houve aterro hidráulico em cota igual ou superior
à cota final almejada pelo projeto, trecho denominado C1, cuja área é de 5960 m2 ,
não foi considerada necessária a cravação de drenos, assim como na área destinada
RELAÇÃO TEMPO RECALQUE PARA ATERRO SEM DRENOS - COTA FINAL +3 m
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TEMPO (anos)
REC
ALQ
UE
(m)
32
ao jardim 7, com uma área de 1312 m2. O trecho restante, onde os drenos foram
considerados necessários, abrange uma área por volta de 22.000 m2.
O comprimento médio previsto para os drenos foi de 8 metros e a área de
terreno coberta por cada dreno foi de 2,03 m2, portanto, foram previstos cerca de
11.000 drenos verticais com comprimento total de 88.000 metros.
Os drenos pré-fabricados considerados foram os do tipo fita ou lâmina,
consistindo de um núcleo de plástico envolto em tecido filtrante com dimensões típicas
da seção transversal variando entre 9,5 a 10,5 cm de largura e 0,5 a 0,7 cm de
espessura.
Sua capacidade de descarga, segundo (ASTM D4716), sob gradiente igual a
0,5 e pressão confinante de 240 kPa, é igual ou maior que 4cm3/s.
O tecido filtrante possui uma permeabilidade, segundo (ASTM D4491), igual
ou superior a 3x10-4cm/s e resistência na largura total (ASTM D1682) igual ou superior
a 250 N.
Figura ( III.6 ) – Recalque com o tempo para aterros com drenos.
Os drenos deságuam em um tapete drenante constituído por areia média a
grossa limpa, sem finos ou com um máximo de 2% em peso de grãos passando na
peneira 200. O tapete de areia, espalhado pela passagem de trator com uma
RELAÇÃO TEMPO RECALQUE PARA ATERRO COM DRENOS - COTA FINAL + 3 m
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
TEMPO (meses)
REC
ALQ
UE
(cm
)
33
espessura de 50 centímetros por camada, ocupa toda a área com drenos e avança 5
metros para fora da linha de cravação mais externa.
Os drenos franceses, instalados no tapete de areia, são constituídos por brita
1 envolta em geotêxtil não tecido com 50 centímetros de altura e 80 centímetros de
largura. Estes foram distribuídos de maneira que o maior percurso de água no tapete
de areia não excedesse 20 metros.
No trecho sem drenos, destinado ao Jardim 7, não houve a necessidade de
implantar drenos franceses, porém foi lançado um tapete drenante da mesma forma
que no restante da área C.
A remoção da água que fluiu para o tapete foi retirada por bombeamento em
poço cuja base coincidiu com o sistema de drenos franceses. A vazão máxima
esperada no poço de bombeamento é da ordem de 6,3 litros por minuto e a altura de
recalque, necessária para remover a água do poço e lançá-la na lagoa, é de 6 metros.
O posicionamento do poço de bombeamento, o arranjo dos drenos franceses
e a área de cravação dos drenos está ilustrada na figura (III.7).
Figura – (III.7) – Planta de detalhamento da área C.
34
III.4.4 – ESTABILIDADE
As análises de estabilidade, que objetivam estabelecer a inclinação das saias
de aterro necessárias para evitar rupturas durante o lançamento, foram realizadas pelo
método de Bishop Modificado sendo utilizado o programa STABL 6. Para tanto, foram
simuladas duas situações correspondentes aos limites sul e oeste da área C.
Assim, o projeto de execução dos aterros, tanto para as áreas limítrofes
críticas, sul e oeste, quanto para todas as etapas de construção em qualquer ponto da
área C, foi constituída por planos com espessura máxima de 50 centímetros
conformando bermas com inclinação de 1:20 (V:H), prevendo uma camada de
geotêxtil tecido de reforço no topo do tapete drenante.
Em uma parte da periferia a oeste da área C, intitulada como trecho especial
e ilustrada na figura (III.7), não foi possível implantar a berma de equilíbrio devido à
presença de vegetação a ser preservada. Este trecho, cercado de cuidados especiais,
executado com espessura da ordem de 1 metro, em 2 etapas de 50 centímetros, com
inclinação mínima exeqüível. A cada camada de 1 metro, foi implantado um reforço
com geotêxtil tecido e o acompanhamento da construção monitorado com placas e
inclinômetros localizados na periferia do aterro. III.4.5 – SEQUÊNCIA EXECUTIVA
Para a construção do aterro na área C, foram planejadas diversas atividades
que configuram a seqüência executiva apresentada esquematicamente na figura
(III.8).
Para o preparo da superfície do terreno, foi realizado o corte da vegetação
leve ao nível do terreno e removida a vegetação arbórea com diâmetro de tronco
superior a 5 centímetros.
O tapete de areia, lançado com espessura média de 50 centímetros, foi
constituído por areia média a grossa limpa, não havendo a necessidade de
compactação.
Os drenos pré-fabricados foram cravados em uma distribuição triangular (1,35
x 1,50 metros) a partir do tapete de areia.
Os drenos franceses foram implantados no tapete de areia com altura de 50
centímetros e 80 centímetros de largura.
35
Figura – (III.8) – Seção típica da área C.
O geotêxtil tecido Propex 2008 da Amoco foi aplicado sobre todo o tapete de
areia após a cravação dos drenos pré-fabricados e drenos franceses. O trecho
especial foi dotado de geotêxtil tecido a cada 1 metro de espessura de aterro.
O poço de bombeamento foi instalado em coincidência com uma das linhas
de dreno francês.
A instrumentação foi instalada após a cravação dos drenos pré-fabricados de
forma eqüidistante dos mesmos.
O aterro lançado em camadas de 50 centímetros foi executado com recuo de
10 metros em todas as frentes de lançamento.
III.5 – PROJETO DE INSTRUMENTAÇÃO
A instrumentação prevista para a área C constava de placas de recalque,
medidores de nível de água, piezômetros Casagrande, piezômetros elétricos de corda
vibrante, medidores magnéticos de recalque em profundidade e inclinômetros. Estes
instrumentos foram reunidos em estações instrumentadas, trechos de teste, trecho
especial e instrumentos distribuídos isoladamente. Foram previstas três estações
instrumentadas, designadas como E1, E2 e E3.
A estação E1, situada nas proximidades do poço de bombeamento, foi
composta por 1 placa de recalque, 1 medidor de nível de água, 4 piezômetros
36
Casagrande, 1 piezômetro elétrico de corda vibrante e 1 vertical de aranhas
magnéticas. A localização em planta e a seção transversal da estação instrumentada
E1 são apresentadas nas figuras (III.9 e III.10).
A estação E2 situa-se nas proximidades do trecho especial onde se acredita
que a argila mole seja mais profunda. Esta possuiu a mesma configuração que a E1,
exceto que houve 3 piezômetros Casagrande, sendo 1 piezômetro de referência
profunda, 1 piezômetro no meio da camada de argila mole e outro na metade inferior
conforme ilustrado nas figuras (III.11 e III.12).
A estação E3, situada na parte sul da área C, contou com 1 placa de
recalque, 1 medidor de nível de água e 1 piezômetro Casagrande localizado no meio
da camada de argila mole.
Os trechos de teste, T1 e T2, locados nas proximidades da estação E1,
possuíram uma área de 12x12 metros. Nestes trechos foram utilizados geodrenos
diferentes do dreno “tipo Este” que foi utilizado no restante do terreno. No trecho T1 foi
utilizado o dreno Este modificado e no trecho T2 o Coldbondrain. A instrumentação
dos trechos T1 e T2 teve a mesma configuração da estação instrumentada E3 e a
seção transversal é apresentada na figura (III.13).
Figura – (III.9) – Localização em planta dos instrumentos na estação E1 e trechos de
teste T1 e T2.
37
Figura – (III.10) – Seção transversal dos instrumentos na estação E1.
Figura – (III.11) – Localização em planta dos instrumentos na estação E2.
MANTA GEOTEXTIL TAPETE DE AREIA
ARGILA MUITO MOLEa
a/2
ATERRO
PR-E1PC-E1-D
a/4VA-E1-3
VA-E1-2
VA-E1-1a/4
a/4
a/4
AM-E1
PC-E1-APC-E1-B
PC-E1-CMN-E1
PE-E1
AM - Argila MagnéticaPR - Placa de RecalqueMN - Medidor de Nível d´águaPC - Piezômetro de CasagrandePE - Piezômetro Elétrico
38
Figura – (III.12) – Seção transversal dos instrumentos na estação E2.
Figura – (III.13) – Seção transversal típica dos instrumentos na estação E3 e trechos
de teste T1 e T2.
a/4
a/4
a/4
a/4
AM-E2
a/2 VA-E1-3
VA-E1-1
VA-E1-2
ATERRO
PE-E2
ARGILA MUITO MOLEa
MANTA GEOTEXTIL TAPETE DE AREIA
PC-E2-B
PC-E2-CMN-E2
PC-E2-A
PR-E2
PE - Piezômetro ElétricoPC - Piezômetro de CasagrandeMN - Medidor de Nível d´águaPR - Placa de RecalqueAM - Argila Magnética
39
No trecho especial, localizado junto à área verde, não foi possível usar os
taludes suaves previstos pelo estudo de estabilidade. Este trecho foi construído em
etapas com camadas adicionais de geotêxtil a cada metro até a cota definida pelo
projeto de terraplanagem. A instrumentação do trecho especial compreende 5 seções,
cada uma delas com 1 vertical de inclinômetro no pé do talude, 1 piezômetro
Casagrande e 3 destas com 1 medidor de nível de água. As placas de recalque foram
locadas nas adjacências dos inclinômetros e são quantificadas em 6 ou 8 placas de
recalque por inclinômetro, a depender da espessura da camada de argila mole. A
instrumentação típica das seções no trecho especial é apresentada na figura (III.14). A
distribuição dos instrumentos instalados na área C é apresentada na figura (III.15).
Figura (III.14) - Seção típica da instrumentação no trecho especial.
PC - Piezômetro de CasagrandeMN - Medidor de Nível d´águaPR - Placa de RecalqueIN - Inclinômetro
40
Figura (III.15) – Planta com a localização dos instrumentos na área C.
Os instrumentos isolados foram dispostos em 8 pontos do aterro compostos
de 1 medidor de nível de água e 1 placa de recalque. Em outros 7 pontos foram
instaladas placas de recalque.
O nivelamento dos instrumentos foi realizado com base em 2 referências
profundas “bench-marks” localizadas ao sul da área C.
III.5.1 – INSTALAÇÃO DOS INSTRUMENTOS
Os instrumentos instalados tanto na camada de argila mole, como os
piezômetros e as aranhas magnéticas, quanto os inclinômetros e Bench-marks,
instalados em solo competente abaixo da argila, requiseram, previamente, sondagens
de reconhecimento para determinar com acurácia a espessura da camada de argila
mole. Nestas sondagens, foram preservadas as amostras para serem realizados
41
ensaios de umidade, determinações de limites de liquidez e plasticidade e ensaios de
perda por ignição.
As placas de recalque têm como objetivo acompanhar os recalques desde o
início do lançamento do aterro. Foram confeccionadas por hastes de PVC rígido (25,4
mm) acopladas em base de madeira (40 x 40 cm) e instaladas no interior da camada
de areia.
Os medidores de nível de água têm como objetivo verificar a eficiência do
sistema de drenagem na base do aterro analisando o fluxo no tapete de areia. Foram
confeccionados de PVC rígido com diâmetro interno (19 mm) e bulbo perfurado com
50 centímetros de altura e envolto por tela de nylon (n° 40). Foram instalados em furos
realizados com trado ou com equipamento de sondagem de 63,5 mm, com bulbo no
tapete drenante, após a cravação dos drenos pré-fabricados e antes da colocação da
manta de geotêxtil.
Os piezômetros Casagrande têm como objetivo medir o excesso de
poropressão na camada argilosa e foram confeccionados com tubo de PVC com
diâmetro interno (19 mm). O trecho perfurado teve (20 cm) de altura e foi envolto por
tela de nylon (n° 40). Foram instalados em furos de sondagem de 63,5 mm, em bulbo
de areia situado a meia altura da camada de argila mole, após a cravação dos drenos
pré-fabricados e antes da colocação da manta de geotêxtil.
Nas estações instrumentadas, os piezômetros Casagrande foram dispostos
de forma a se localizarem nos terços da profundidade da camada de argila mole e 1
piezômetro de Casagrande, utilizado como referência, localizado na camada de areia
abaixo da argila mole.
As leituras dos medidores de nível de água e dos piezômetros Casagrande
foram realizadas manualmente com sonda elétrica introduzida no interior do tubo até
alcançar o nível de água e, em paralelo, o topo do instrumento era nivelado com nível
ótico, tendo como referência o bench-mark.
Os bench-marks objetivam servir como referência para o nivelamento
topográfico e confeccionados de ferro galvanizado (25,4mm) com penetração mínima
de 3 metros em solo firme abaixo da camada de argila mole.
Os piezômetros elétricos de corda vibrante possuem o mesmo objetivo dos
piezômetros Casagrande e foram instalados em furos de sondagem de 63,5 mm. O
elemento sensor foi implantado em bulbo arenoso com cerca de 20 cm de altura
localizado no meio da camada de argila mole. A instalação foi feita após a implantação
dos drenos pré-fabricados e antes da colocação do geotêxtil. As leituras foram
42
realizadas com Minilogger (caixa leitora) e em paralelo realizadas leituras da pressão
atmosférica com barômetro manual.
As aranhas magnéticas objetivam determinar a distribuição dos recalques ao
longo da profundidade da camada de argila e foram instaladas em furos de sondagem
de 127 mm. A vertical de aranhas foi composta por 3 aranhas magnéticas dispostas
nos terços da profundidade da camada de argila mole e 1 magneto de referência
localizado em camada competente abaixo da argila mole. As leituras foram realizadas
com torpedo sensor inserido no interior do tubo, medindo-se a profundidade do sinal, e
em paralelo realizando-se nivelamento do topo do instrumento.
Os inclinômetros têm como objetivo medir os perfis de deslocamentos
horizontais de massas de solo e foram instalados em furos de sondagem de 127 mm,
depois do tapete de areia e antes do lançamento do aterro. Os tubos de inclinômetro,
localizados no contorno do trecho especial, foram instalados a uma profundidade
mínima de 3 m em solo firme abaixo da camada de argila mole. As leituras foram
realizadas manualmente com torpedo sensor e caixa de leitora que fornece as
inclinações do tubo sucessivos a cada 50 cm.
III.6 – EXECUÇÃO DA OBRA III.6.1 – SONDAGENS
Na fase de projeto, foram realizadas sondagens preliminares de
reconhecimento, gerando as subdivisões das áreas A, B e C apresentadas na figura
(III.2). Em uma segunda etapa de investigação, já com a obra iniciada, foram
realizadas sondagens na área C com o objetivo de determinar com maiores detalhes a
espessura de argila mole existente. Estas foram fundamentais para a instalação dos
instrumentos de medição nas profundidades determinadas, para a realização da
investigação geotécnica, determinação da profundidade dos drenos pré-fabricados e a
obtenção de amostras para ensaios de laboratório.
As sondagens foram executadas em todos os locais onde foram previstos
instrumentos de medição. As informações obtidas das sondagens serão detalhadas no
capítulo IV.
43
III.6.2 – INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA
Os ensaios compreendem ensaio de palheta, ensaio de piezocone com
dissipação, retiradas de amostras Osterberg para realização de ensaio de
adensamento e ensaio de permeabilidade in situ. Foram locados especialmente nas
estações instrumentadas E1 e E2, exceto os ensaios de permeabilidade in situ,
realizados em todos os piezômetros Casagrande instalados na área C. As informações
geradas pela investigação descrita será apresentada no capítulo IV.
Os ensaios de palheta objetivaram a determinação da resistência não
drenada (Su) ao longo da profundidade. Foram realizadas duas verticais de ensaios
totalizando 19 ensaios de palheta, sendo 9 ensaios na estação E1 e 10 ensaios na
estação E2.
Os ensaios de piezocone tiveram como objetivo fornecer uma melhor
definição da estratigrafia do terreno, além de fornecer parâmetros de resistência.
Foram realizados 2 sondagens com ensaio de piezocone e 5 ensaios de dissipação da
poro pressão, sendo 3 ensaios na estação instrumentada E1 e 2 ensaios na estação
E2.
Os ensaios de adensamento foram realizados em amostras Osterberg
objetivando obter parâmetros de adensamento e compressibilidade para estudos dos
recalques das argilas. Foram realizados em 3 amostras provenientes de diferentes
profundidades da estação instrumentada E1 e em 2 amostras da estação E2.
Os ensaios de permeabilidade tiveram como finalidade determinar em
diferentes pontos e fases da obra os coeficientes de permeabilidade da argila mole.
Foram realizados ensaios de infiltração utilizando piezômetro elétrico de corda vibrante
inserido nos piezômetros Casagrande e conectado à caixa leitora programada para
realizar leituras a cada 10 segundos.
III.6.3 – ATERRO NA ÁREA C
As atividades na área C tiveram início com o preparo do terreno segundo a
seqüência executiva descrita no item (III.4.5), com o corte e remoção da vegetação
arbórea existente.
A segunda etapa de investigação, composta pelas sondagens
complementares, realizadas após a remoção da vegetação, foram executadas, a
princípio, em todos os pontos onde foram previstos instrumentos de medição.
Posteriormente, foram executadas sondagens no contorno da área C, as quais
44
apresentaram como resultado uma espessura de argila mole muito inferior que o
restante da área C, possibilitando o aumento da inclinação final das bermas de
equilíbrio na região ao sul da área C originalmente, de 1:20 para 1:10 (V:H). A
espessura de aterro final, assim como o posicionamento das bermas de equilíbrio são
ilustrados na figura (III.16).
O restante da área C e os lançamentos sucessivos de aterro foram
executados por planos com espessura máxima de 50 centímetros conformando
bermas com inclinação de 1:20 (V:H) de acordo com os estudos de estabilidade.
Com o início do lançamento do aterro na área C, verificou-se uma grande
dificuldade prática em avançar com o mesmo, tendo em vista as condições adversas
de estabilidade. Com isso, planejou-se lançar o aterro de forma a confinar a área
objetivando evitar rupturas localizadas conformando inicialmente uma camada de
trabalho do mesmo material especificado para o tapete drenante. O avanço do aterro
lançado na área C é ilustrado na figura (III.17).
O tapete drenante foi executado com espessura média de 50 cm e constituído
por areia média e grossa, limpa, apenas espalhada pela passagem do trator. O aterro
lançado na área C foi constituído na maior parte por material com as mesmas
características do tapete drenante e mantido um controle granulométrico rígido em
amostras coletadas a cada novo carregamento.
Após o lançamento do tapete drenante, executado acima da camada de
trabalho, iniciou-se a etapa de cravação dos drenos pré-fabricados simultaneamente
com a confecção dos drenos franceses, e ao findar destas, a implantação do geotêxtil
tecido ao longo de todo o tapete drenante.
O lançamento das camadas de aterro no trecho especial, com inserção de
geotêxtil a cada metro, foi regido pelo controle de estabilidade baseado nos resultados
da instrumentação, obtidos a cada etapa de lançamento de material.
45
Figura (III.16) – Planta com a espessura final de aterro na área C. Redução da berma
de equilíbrio originalmente de 1:20 para 1:10 (V:H) limitada pelos pontos AT11 e AT12.
46
Figura (III.17) – Planta com avanço do aterro lançado na área C.
III.6.4 – CRAVAÇÃO DOS DRENOS PRÉ-FABRICADOS
A cravação dos drenos teve início com o término da execução do tapete
drenante e foram executados até a cota indicada na figura (III.18).
Para o correto posicionamento dos pontos onde os drenos deveriam ser
cravados, inicialmente foram topograficamente locados e numerados piquetes.
Posteriormente, foram confeccionados gabaritos contendo as distâncias de acordo
com a distribuição idealizada, de forma a garantir os espaçamentos requeridos em
projeto.
47
Figura (III.18) – Planta com a cota da base dos drenos pré-fabricados.
Nos trechos de teste T1 e T2 foram cravados drenos diferentes do tipo Este
utilizados no restante do terreno conforme previsto. Para tanto, foram locados os
pontos que limitavam cada trecho, executando-se a cravação dos drenos até a cota
indicada na figura (III.18), sendo efetuada a troca dos rolos de drenos a cada trecho,
conforme almejado em projeto.
Os drenos pré-fabricados foram ensaiados quanto à capacidade de fluxo no
plano, segundo ISO – 12958/1999, sob gradiente 0,5 a 20°C de temperatura e a
obtenção das amostras seguiu a NBR-12593. Os resultados são apresentados na
tabela (III.3).
48
Tabela(III.3) – Propriedades dos drenos verticais utilizados.
TIPO DE DRENO LOCAL TENSÃO
(kPa)
CAPACIDADE DE DESCARGA
(cm3/s)
100 46,2 Este Drain
E1 e
toda a
área 188 32,7
100 18,9 Coldbond drain T2
188 11,8
Nota – O dreno Este modificado não foi ensaiado, porém atende à capacidade de
descarga requerida em projeto.
Os drenos foram cravados utilizando sistema de cravação por empurramento
estático hidráulico, de forma a minimizar as perturbações no solo.
O mandril utilizado, com dimensões 14 x 7 cm, objetivou proteger e garantir a
verticalidade dos drenos. A placa de ancoragem (chapinha), com dimensões 17 x 9,5
cm, dobrava quando da cravação em torno da ponta do mandril.
Durante a reposição do rolo de drenos, houve a necessidade de serem feitas
junções entre os drenos. Estas foram realizadas retirando-se parte do tecido filtrante e
acoplando o núcleo em junção tipo macho – fêmea, sendo posteriormente recobertas
pelo tecido de ambos e fixados com arame de forma a não romper durante a cravação.
III.6.5 – EXECUÇÃO DA INSTALAÇÃO DOS INSTRUMENTOS
Os instrumentos de medição foram locados segundo posicionamento definido
pelas coordenadas especificadas em projeto e instalados após a cravação dos drenos
pré-fabricados.
Foram instalados 97 instrumentos de medição sendo 54 placas de recalque,
16 medidores de nível de água, 16 piezômetros Casagrande, 2 bench-marks, 2
piezômetros elétricos de corda vibrante, 2 aranhas magnéticas e 5 inclinômetros. Na
tese foram utilizados apenas os resultados das estações instrumentadas E1 e E2, os
trechos de teste T1 e T2 e as placas de recalque PR-232 e PR-309.
Os instrumentos foram nivelados diariamente com base nas referências
profundas (bench-marks).
As placas de recalque foram instaladas em cavas abertas no tapete drenante
e posicionadas, em média, a 40 cm de profundidade.
49
Os medidores de nível de água foram instalados em furos executados com
equipamento de sondagem de 63,5 mm, de maneira que o trecho perfurado fosse
posicionado no tapete de areia.
Os piezômetros Casagrande, locados em diferentes profundidades na
camada de argila, foram instalados em furos de sondagem de 63,5 mm, com trecho
perfurado inserido em bulbo de areia média e grossa, confeccionados com 30 cm de
altura. O selo, executado após o término do bulbo de areia, foi constituído por uma
mistura de solo argiloso, bentonita e água.
Os bench-marks foram instalados com auxílio de sondagem rotativa de 127
mm, com ponteira locada em solo firme. O bulbo de ancoragem, executado com 20 cm
de altura, foi preenchido por calda de cimento. A partir do bulbo, foi inserida de forma a
proteger as hastes galvanizadas, uma tubulação de PVC rígido de 50,8 mm.
Os piezômetros elétricos foram instalados em furos de sondagem de 63,5
mm, com elemento sensor envolto em bulbo arenoso com 20 cm de altura, localizado
no meio da camada de argila mole. As hastes de aço, ligadas ao instrumento, foram
protegidas por tubulação de PVC de 127 mm no trecho constituído pelo aterro, de
forma a evitar o atrito negativo nas hastes gerado pelos recalques e facilitar sua
posterior recuperação.
As aranhas magnéticas foram instaladas em furos de sondagem executados
com sondagem rotativa de 127 mm. As aranhas, instaladas em torno de tubulação de
plástico, foram posicionadas nos terços da profundidade da camada argilosa, com
auxílio de uma haste guia. A tubulação de plástico, cujo magneto de referência é fixo,
foi instalada a 3 metros de profundidade, em solo competente, abaixo da argila mole.
Os inclinômetros foram instalados com auxílio de sondagem rotativa de 127
mm com penetração de 3 m de profundidade em solo firme, abaixo da camada de
argila mole. O selo, inserido entre o revestimento e o tubo de inclinômetro, foi
constituído por mistura bentonítica.
50
IV – CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA IV.1 – INTRODUÇÃO
Neste capítulo serão apresentadas, inicialmente, as informações obtidas das
sondagens, os resultados dos ensaios de caracterização geotécnica do terreno e uma
sucinta descrição do material constituinte do aterro lançado.
Posteriormente, serão relacionados os tipos de ensaios de campo e
laboratório requeridos pelo projeto, detalhando os procedimentos de execução e
apresentados os resultados, sem considerar, ainda, a análise e interpretação desses
resultados.
IV.2 – SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO E PERFIS DE SOLOS
As sondagens executadas foram realizadas em todos os pontos onde foram
previstos instrumentos de medição, conforme figura (IV.1). Nesta figura também são
apresentadas as seções que se destinam a compor o perfil geotécnico do terreno
apresentado nas figuras (IV.2 a IV.4).
Figura (IV.1) – Planta de localização dos furos de sondagens e seções geotécnicas.
51
Figura (IV.2) – Perfil geotécnico da área C seção – AA.
52
Figura (IV.3) – Perfil geotécnico da área C seção – BB.
53
Figura (IV.4) – Perfil geotécnico da área C seção – CC.
54
Com base nos perfis traçados, observa-se que as três seções apresentam
uma camada superficial turfosa de cor muito escura, aproximando–se do preto, com
espessura em torno de 2 metros. Abaixo desta, encontra-se uma camada de argila
orgânica mole com lentes de areia e fragmento de conchas, variando de cinza a cinza
escuro, com espessura de 5 a 7 metros, com Nspt zero ou muito próximo de zero,
assente sobre uma camada de areia fina a média de cor cinza.
IV.3 – ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA EM ESTUDO
Os ensaios foram realizados em amostras provenientes de furos de
sondagem realizados na área C. Foram selecionados os resultados obtidos das
sondagens preliminares, responsáveis pela elaboração do projeto, os quais são
apresentados na tabela (IV.1). Na tabela (IV.2) são apresentados os resultados da
caracterização geotécnica especificamente das estações instrumentadas E1 e E2.
IV.3.1 – LIMITES DE ATTERBERG E UMIDADE NATURAL
Os limites de liquidez (LL) e de plasticidade (LP) dos solos foram
determinados de acordo com a NBR 6459/84, sem secagem prévia.
As figuras (IV.5 a IV.7) mostram os perfis de limites de Atterberg e de teores
de umidade naturais. Pode se observar nestas figuras que o teor de umidade natural é
próximo do limite de liquidez, em média, levemente superior a este. A umidade da
camada superficial turfosa gira em torno de 350% e ao penetrar na camada de argila
orgânica este índice decresce variando de 100% a 150%. O índice de plasticidade
apresenta uma amplitude menor, variando de 150% para as camadas iniciais e
permanecendo, em média, em 100% para as camadas subsequentes.
IV.3.2 – MATÉRIA ORGÂNICA
A determinação da perda por ignição, que se correlaciona com a porcentagem
de matéria orgânica, dos perfis do solo foi obtida através de ensaios de PPI realizados
em amostras secas a 105°C aquecidas a 550°C. O valor da PPI é obtido através da
variação do peso a 105°C e 550°C dividido pelo peso a 105°C.
Observa-se, conforme ilustrado na figura (IV.8), que até uma profundidade de
2 metros a (PPI) apresenta uma faixa de variação entre 18,5% a 34,1%, decrescendo
com a profundidade, à medida que se penetra na camada de argila orgânica,
55
situando–se, numa faixa de 10% a 20%. Na figura (IV.9), o qual apresenta (PPI x
umidade), observa-se a proporcionalidade entre o valor da PPI e o teor de umidade.
Tabela (IV.1) – Ensaios de caracterização em amostras SPT – preliminares.
FURO PROF. PROF. PROF. TIPO SPT UMID. PPI LL LP IP TOPO BASE MÉDIA DE (m) (m) (m) SOLO (%) (%) (%) (%) (%)
SP 29 1,00 2,00 1,50 4 P/100 425,8 SP 29 2,00 3,00 2,50 4 P/100 142,5 SP 29 3,00 4,00 3,50 4 P/100 113,5 SP 29 4,00 5,00 4,50 4 P/100 146,8 SP 29 5,00 6,00 5,50 4 P/100 196,7 SP 29 6,00 7,00 6,50 4 P/100 195,5 SP36 1,00 1,95 1,48 4 P/95 583,7 34,1 SP36 2,00 2,90 2,45 4 P/90 522,6 33,7 276 120 156 SP36 3,00 3,85 3,43 4 P/85 177,0 7,9 155 42 114 SP36 4,00 4,81 4,41 4 P/81 116,5 8,6 SP36 5,00 5,70 5,35 4 P/70 202,9 17,3 238 130 108 SP36 6,00 6,73 6,37 4 P/73 205,4 17,9 SP36 7,00 7,65 7,33 2 1 50,2 3,9 NL NP SP36 8,00 8,47 8,24 2 1 56,5 7,3 SP36 9,00 9,70 9,35 4 P/70 179,3 21,6 187 76 111 SP36 10,00 10,45 10,23 2 5 21,6 0,5 SP37 1,00 1,90 1,45 4 P/90 505,6 29,7 335 NP SP37 2,00 2,75 2,38 4 P/75 212,5 13,6 97 63 34 SP37 6,00 6,70 6,35 2 1/70 49,6 8,0 SP37 7,00 7,52 7,26 4 2 102,5 18,2 122 54 68 SP38 1,00 1,90 1,45 4 P/90 258,4 18,5 368 NP SP38 2,00 2,40 2,20 4 P/40 121,3 8,7 SP38 3,00 3,45 3,23 1 3 16,1 0,0 SP39 1,00 1,95 1,48 4 P/95 321,8 21,0 SP39 2,00 2,85 2,43 4 P/85 410,9 31,6 359 200 159 SP39 3,00 3,78 3,39 4 P/78 175,5 10,7 155 44 111 SP39 4,00 4,80 4,40 4 P/80 128,6 10,5 SP39 5,00 5,65 5,33 4 P/65 114,6 10,0 SP39 6,00 6,50 6,25 4 P/50 314,0 25,0 259 152 107 SP39 7,00 7,47 7,24 1 1/47 45,4 7,7 SP39 10,00 10,60 10,30 4 1/35 136,5 20,7 152 67 85 SP39 12,00 12,49 12,25 1 1 27,3 3,9 SP40 1,00 1,47 1,24 4 2 194,5 30,2
1 - AREIA LIMPA 2 - AREIA COM FINOS
3 - FINOS COM AREIA 4 - ARGILAS E TURFAS ESCURAS
56
Tabela (IV.2) – Ensaios de caracterização em amostras SPT – Estações
instrumentadas E1 e E2.
FURO PROF. PROF. PROF. TIPO SPT UMID. PPI LL LP IP TOPO BASE MÉDIA DE (m) (m) (m) SOLO (%) (%) (%) (%) (%)
SP-E1 0,00 1,00 0,50 4 346,1 SP-E1 1,00 2,00 1,50 4 P/100 393,1 SP-E1 2,00 3,00 2,50 4 P/100 326,0 317 81 236 SP-E1 3,00 4,00 3,50 4 P/100 170,0 180 41 139 SP-E1 4,00 5,00 4,50 4 P/100 SP-E1 5,00 6,00 5,50 4 P/100 90 51 39 SP-E1 6,00 6,70 6,35 3 P/70 92,9 SP-E1 7,00 7,70 7,35 3 P/70 180,5 197 76 121 SP-E1 8,00 8,70 8,35 3 P/70 190,2 SP-E1 9,00 9,45 9,23 2 7 29,9 SP-E1 10,00 10,50 10,25 2 1/50 35,2 SP-E1 11,00 11,55 11,28 1 1/55 24,5 SP-E2 0,00 1,00 0,50 4 496,6 SP-E2 1,00 2,00 1,50 4 P/100 SP-E2 2,00 3,00 2,50 4 P/100 238,9 SP-E2 3,00 4,00 3,50 4 P/100 154,9 SP-E2 4,00 5,00 4,50 4 P/100 124,5 SP-E2 5,00 5,45 5,23 3 1 127,1 SP-E2 6,00 6,90 6,45 2 1/90 120,7 SP-E2 7,00 7,30 7,15 3 P/30 168,0 SP-E2 8,00 9,00 8,50 1 21,6
1 - AREIA LIMPA 3 - FINOS COM AREIA 2 - AREIA COM FINOS 4 - ARGILAS E TURFAS ESCURAS
57
Figura (IV.5) – Limites de Atterberg ao longo da profundidade.
Figura (IV.6) – Teor de umidade ao longo da profundidade em amostra SPT –
preliminares.
LIMITES DE ATTERBERG OBTIDOS EM AMOSTRAS SPT
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0
PROFUNDIDADE ( M )
LIM
ITES
DE
ATT
ERB
ERG
( %
)Limite de liquidez ( % )
Índice de plasticidade ( % )
UMIDADE NATURAL OBTIDA EM AMOSTRAS SPT
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0
PROFUNDIDADE ( M )
UM
IDA
DE
NA
TUR
AL
( % )
58
Figura (IV.7) – Teor de umidade ao longo da profundidade em amostra SPT –
Estações instrumentadas E1 e E2.
Figura (IV.8) – Perda por ignição ao longo da profundidade.
UMIDADES NATURAIS OBTIDAS EM AMOSTRAS SPT NAS ESTAÇÕES INSTRUMENTADAS - E1 E E2
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0
PROFUNDIDADE ( M )
UM
IDA
DE
NA
TUR
AL
( % )
PERDA POR IGNIÇÃO OBTIDAS EM AMOSTRAS SPT
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0
PROFUNDIDADE ( M )
PPI (
% )
59
Figura (IV.9) – Curva PPI x Teor de umidade.
IV.4 – DESCRIÇÃO DO MATERIAL UTILIZADO COMO ATERRO
O aterro lançado na área C foi constituído, na maior parte, por areia,
proveniente de diferentes jazidas da região, sendo apenas espalhada pela passagem
do trator, em camadas com espessura de 50 cm conformando bermas com inclinação
1:20 (V:H) sem compactação.
Inicialmente, para a confecção da camada de trabalho e do tapete de areia,
as jazidas eram estudadas objetivando atender as especificações de projeto, areia
média e grossa isenta de finos ou no máximo 2% em peso, sendo analisadas quanto à
sua distribuição granulométrica e ,quando lançadas e espalhadas, analisadas quanto a
densidade “in situ”.
As camadas a serem lançadas acima do geotêxtil também foram constituídas,
em sua maior parte, por areia, sendo as mesmas analisadas quanto à distribuição
granulométrica e densidade “in situ”.
Os ensaios de granulometria, executados em solos grossos (areia e
pedregulho), possuindo pouca ou nenhuma quantidade de finos, foram realizados
segundo a NBR 7181/84, sendo efetuada apenas análise granulométrica por
peneiramento.
PERDA POR IGNIÇÃO X UMIDADE OBTIDA EM AMOSTRAS SPT
02468
10121416182022242628303234363840
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
UMIDADE NATURAL (%)
PER
DA
PO
R IG
NIÇ
ÃO
(%)
60
Os ensaios de densidade “in situ” foram realizados através do método do
frasco de areia, sendo as amostras estudadas quanto às densidades máxima e
mínima de acordo com as normas NBR 12051 e NBR 12004 respectivamente. A
tabela (IV.3) apresenta um resumo estatístico dos resultados dos ensaios de
granulometria e dos ensaios de densidade “in situ“ realizados.
Tabela (IV.3) – Resumo das características granulométricas e densimétricas do
material constituinte do aterro lançado na área C.
GRANULOMETRIA ( % ) LOCAL h (%) γnat
(gf/cm3) IDENTIFICAÇÃO PEDREGULHO AREIA
GROSSAAREIA MÉDIA
AREIA FINA
SILTE/ ARGILA
A 6,81 1,81 Areia média a fina cor cinza claro 0,33 0,16 52,66 46,33 0,52
B 12,30 1,80 Areia média a fina cor bege claro 1,89 0,43 57,19 39,71 0,78
Nota: Local A – Camada de trabalho e tapete de areia e local B – Aterro lançado acima
do geotêxtil.
IV.5 – ENSAIOS ESPECIAIS
Os ensaios de campo compreendem ensaios de piezocone e palheta e
ensaios de laboratório correspondem a ensaios de adensamento.
A tabela (IV.4) mostra a distribuição dos ensaios locados estrategicamente
nas estações instrumentadas E1 e E2. Estes objetivaram caracterizar detalhadamente
as propriedades da área em estudo, servindo como comparativo, quando confrontados
com os ensaios de caracterização geotécnica.
Os ensaios de piezocone forneceram perfis contínuos de medidas de
resistência de ponta corrigida (qt), poro-pressão (u), razão de atrito (Rf) e atrito local
(fs) com a profundidade.
Os ensaios de palheta foram realizados em profundidades pré-determinadas
baseadas nos resultados das sondagens e distribuídos a cada 0,9 metros na estação
E1 e 0,6 metros na estação E2. O objetivo desta distribuição foi intercalar o número
previsto de ensaios de forma que estes fossem concentrados na camada de argila
orgânica.
Os ensaios de adensamento foram realizados em amostras coletadas em
diferentes profundidades através de amostradores tipo Osterberg.
61
Tabela (IV.4) – Distribuição dos ensaios especiais.
ENSAIOS ESTAÇÃO E1 ESTAÇÃO E2
Piezocone 1 Perfil e 3 ensaios de
dissipação
1 Perfil e 2 ensaios de
dissipação
Palheta 1 Perfil 1 Perfil
Adensamento 3 ensaios 2 ensaios
IV.6 – ENSAIO DE PIEZOCONE - CPTU IV.6.1 – DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO
O equipamento utilizado para a execução dos ensaios de piezocone e
dissipação é um penetrômetro provido de um sistema hidráulico, TG73200, de
fabricação italiana (Pagani Geotechnical Equipment) e um cone elétrico (Cordless
System), no qual os dados são emitidos por ondas de rádio.
O piezocone utilizado apresenta luva de atrito de 150 cm2 de área com 36 mm
de diâmetro e ângulo de base de 60o com 10 cm2 de área.
Considerando que a poropressão pode ser medida em três posições ao longo
do cone (face, base e topo da luva de atrito), a prática internacional tem consagrado a
utilização deste elemento locado na posição (u2), base do cone, posição esta utilizada
nestes ensaios. O equipamento tem capacidade de cravação de até 100 KN (cone
3276) e uma relação de áreas (AN/AT) igual a 0,64.
IV.6.2 – PROCEDIMENTO E SEQUÊNCIA DE ENSAIO
A realização de um ensaio de piezocone requer uma série de tarefas
preparatórias e de suporte que compreendem a verificação dos equipamentos,
calibrações e transporte.
Os ensaios foram realizados pela empresa SOLUM Engenharia e Geologia
Ltda, à qual realizou todos os procedimentos de calibração e saturação do elemento
poroso.
As duas verticais executadas apresentavam graves problemas de acesso e
posicionamento do equipamento, mesmo sendo este provido de recursos próprios
para locomoção, fazendo-se necessária a construção de um caminho com auxílio de
madeirites.
62
Uma vez posicionado o equipamento de ensaio, o próximo passo consiste no
nivelamento, o qual é feito através de mecanismos hidráulicos que ajustam as alturas
do chassi em relação às placas de apoio. Este procedimento visa garantir a
verticalidade do equipamento, segundo recomendações da ABNT MB- 3406/91 e
ISOPT1/88.
A ancoragem do conjunto no terreno é feita com quatro hastes contendo
hélices que são parafusadas no terreno a uma profundidade média de 1 metro. A
ancoragem, somada ao peso do equipamento, assegura uma reação suficiente para a
penetração em solo mole.
Após a verificação e ordenação das hastes a serem utilizadas e a montagem
e as ligações dos equipamentos para aquisição de dados, o piezocone era retirado da
cápsula de saturação, encapado por uma membrana de borracha e colocado no furo
realizado previamente até atingir a cota do nível de água. Com a ponteira na cota de
início de ensaio, procediam-se às leituras iniciais (carga zero).
A cravação foi realizada a uma velocidade de 2 cm/s, conforme
recomendações do MB-3406/91 da ABNT e ISOPT1/88, de forma contínua e estática
com coleta de dados a cada 2,5 cm, cravado por penetrômetro hidráulico.
Os ensaios eram encerrados quando se penetrava de 2 a 3 m na camada
arenosa subjacente ao depósito de argila mole.
Ao final do ensaio, realizaram-se leituras na mesma cota em que foram
tomadas as leituras iniciais, para verificar a estabilidade do zero do ensaio.
IV.6.3 – RESULTADO DOS ENSAIOS DE PIEZOCONE
A tabela (IV.5) apresenta informações a respeito da execução dos ensaios de
piezocone.
Nas figuras (IV.10 e IV.11) mostram os resultados dos parâmetros obtidos nas
estações instrumentadas E1 e E2 respectivamente. Observa-se nestas a existência de
uma camada de argila mole até uma profundidade de aproximadamente 7 m.
Tabela (IV.5) – Informações referentes ao ensaios de piezocone.
LOCAL DATA DO
ENSAIO
COTA DO
TERRENO ( m )
Estação E1 01/março/02 1,24
Estação E2 04/março/02 0,25
63
O ensaio de dissipação consiste em interromper a penetração do cone,
seguida do monitoramento do decaimento do excesso de pressão ( ∆u ) com o tempo.
Adotou-se como critério de finalização do ensaio, 15 minutos após a poropressão
atingir valores próximos à pressão hidrostática observando a constância dos valores.
Na tabela (IV.6) são apresentadas as configurações de campo dos ensaios de
dissipação e os resultados apresentados nas figuras (IV.12 e IV.13).
Tabela (IV.6) – Configurações de campo – Ensaios de dissipação.
DATA DO DESIGNAÇÃO PROFUNDIDADE COTA DO NA ( m )
ENSAIO ( ESTAÇÃO ) ( m ) ( m )
01/março/02 E1 – 01 2,03 0,10
01/março/02 E1 – 02 4,01 0,10
01/março/02 E1 – 03 6,39 0,10
04/março/02 E2 – 01 3,04 0,10
04/março/02 E2 – 02 5,98 0,10
64
Figu
ra –
(IV
.10)
- R
esul
tado
do
ensa
io d
e pi
ezoc
one
- Est
ação
inst
rum
enta
da -
E1.
-4-4
QT
(MP
a)
-11
-12
-10
-13
64
82
0
-6-5 -9-8-7
PROFUNDIDADE (m)
1416
1012
-10
-11
-12
-13
1820
-40
040
-9-8-7-6-5
0 -3-2-1
0 -3-2-1
-4-4
POR
O-P
RES
SÃO
(kPa
)240
120
160
200
80
-10
-11
-12
-13
036
028
032
0
-9-8-7-6-5
FR (%
)3
54
12
98
76
100
20
-10
-11
-12
-13
FS (k
Pa)
6040
-9-8-7-6-5
100
80
0 -3-2-1
0 -3-2-1
65
Figu
ra –
(IV.1
1) -
Res
ulta
do d
o en
saio
de
piez
ocon
e - E
staç
ão in
stru
men
tada
- E
2.
-1 -3-2
-1 -3-20
-1 -3-200
-1 -3-20
-13
-12-8 -9 -11
-10-5 -6-4 -7
PROFUNDIDADE (m)
-8-5 -6-4 -7 -12-9 -11
-10
64
02
-13
168
1412
10
QT
(MP
a)18
-8-5 -6-4 -7 -12-9 -11
-10
PO
RO
-PR
ES
SÃ
O (k
Pa)
8012
040
0-4
020
-13
320
360
240
160
200
280
0
-8-4 -6-5 -7 -12-9 -11
-10
53
41
20
FR (%
)8
910
67
-13
6040
20
FS (k
Pa)
8010
0
66Figura (IV.12) – Resultado dos ensaios de dissipação – Estação instrumentada – E1.
Ensaio de Dissipação da Poro-Pressão - E1- 01
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1 10 100 1000 10000T empo (s)
Po
ro-P
ress
ão (K
Pa)
Ensaio de Dissipação da Poro-Pressão - E1 - 02
0
10
20
30
40
50
60
70
0,1 1 10 100 1000 10000T empo (s)
Po
ro-P
ress
ão (K
Pa)
Ensaio de Dissipação da Poro-Pressão - E1 - 03
0
20
40
60
80
100
120
1 10 100 1000 10000T empo (s)
Po
ro-P
ress
ão (K
Pa)
67
Figura (IV.13) – Resultado dos ensaios de dissipação – Estação instrumentada – E2.
IV.7 – ENSAIO DE PALHETA IV.7.1 – O ENSAIO DE PALHETA E EQUIPAMENTO UTILIZADO
O ensaio de palheta (Vane Test) objetiva determinar a resistência não-
drenada (Su) do solo “in situ”, utilizando-se uma palheta de seção cruciforme, que é
inserida no solo e submetida a um torque capaz de cisalhá-lo por rotação.
O equipamento utilizado na pesquisa é o tipo A – Vane Borer. A palheta
utilizada possui diâmetro de 6,5 cm e altura de 13 cm.
Ensaio de Dissipação da Poro-Pressão - E2 - 01
0
10
20
30
40
50
60
70
0,1 1 10 100 1000 10000
T empo (s)
Po
ro-P
ress
ão (K
Pa)
Ensaio de Dissipação da Poro-Pressão - E2- 02
0
20
40
60
80
100
120
0,1 1 10 100 1000 10000
T empo (s)
Po
ro-P
ress
ão (K
Pa)
68
IV.7.2 – PROCEDIMENTO E SEQUÊNCIA DE ENSAIO
Os ensaios de palheta foram realizados pela empresa Tecnosonda, a qual se
responsabilizou pela calibração e aferição do equipamento utilizado.
Para a realização do ensaio, inicialmente foi aberto um furo com 20 cm de
profundidade e 10 cm de diâmetro para o posicionamento do equipamento.
Imediatamente após a limpeza do furo e conferência da profundidade, descia-se o
conjunto de hastes com rolamentos espaçadores e palheta. A palheta era então
cravada verticalmente, sem rotação, até a profundidade prevista para a realização do
ensaio.
Na seqüência, posicionava-se a mesa que contém os dispositivos de torque e
medição, zeravam-se os instrumentos e imediatamente procedia-se à aplicação do
torque (cisalhamento do solo). A velocidade de ensaio era de 6° por minuto e as
leituras realizadas a cada 2°.
Após encerrada a fase de cisalhamento do solo, aplicavam-se dez revoluções
completas à palheta, refazendo-se o ensaio para determinação da resistência do solo
amolgado. O intervalo entre os dois procedimentos era sempre inferior a 5 minutos,
conforme recomendação do MB-3122/89 da ABNT.
IV.7.3 – RESULTADO DOS ENSAIOS DE PALHETA
Na tabela (IV.7) são apresentadas as configurações de campo referentes à
execução do ensaio.
Nas figuras (IV.14 e IV.15) apresentam os perfis de resistência ao
cisalhamento não-drenada (Su) determinados por ensaios de palheta nas estações
instrumentadas E1 e E2, respectivamente.
Não foram considerados os efeitos do atrito no conjunto e na haste fina, assim
como os valores de (Su) não foram corrigidos segundo considerações de BJERRUM
(1973).
Tabela (IV.7) – Configurações de campo – Ensaios de palheta.
DATA DO COTA DO
ENSAIO TERRENO ( m )
15/março/02 1,13
18/março/02 0,20
69
Figura (IV.14) – Resultados dos ensaios de palheta – Estação instrumentada – E1.
Figura (IV.15) – Resultados dos ensaios de palheta – Estação instrumentada – E2.
Ensaio de Palheta - Estação - E1
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0 5 10 15 20 25
Su ( KPa )
Prof
undi
dade
( m
)
Solo NaturalSolo Amolgado
Ensaio de palheta - Estação E2
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0 5 10 15 20 25
Su ( KPa )
Prof
undi
dade
( m
)
Solo NaturalSolo Amolgado
70
IV.8 – ENSAIO DE ADENSAMENTO IV.8.1 – COLETA DE AMOSTRAS INDEFORMADAS
A amostragem, embora seja uma operação realizada em campo, não é um
ensaio de campo. Essa atividade objetiva extrair amostras para ensaios de laboratório
e, por isso, optou-se por apresentá-la juntamente com o ensaio de adensamento.
Para esta pesquisa foram coletadas amostras indeformadas através de
amostradores com diâmetro de 10 cm e comprimento útil de aproximadamente 75 cm
utilizando-se pistão estacionário (Osterberg).
Este equipamento consiste de um tubo de parede fina, interno a um outro
tubo, possuindo na extremidade superior uma cabeça que recebe a pressão hidráulica
utilizada para a cravação do tubo fino no solo.
IV.8.2 – PROCEDIMENTOS DE AMOSTRAGEM
As amostras indeformadas foram coletadas nas estações instrumentadas E1
e E2, sendo coletadas 3 amostras na estação E1 e 2 amostras na estação E2,
conforme apresentado na tabela (IV.4). A identificação do furo onde as amostras foram
retiradas, suas respectivas profundidades, características iniciais e a descrição visual
são apresentadas na tabela (IV.8).
Após o correto posicionamento e a montagem do equipamento, o furo,
inicialmente executado com auxílio de trado manual, era revestido até a profundidade
de 1,0 m. A partir deste, todo o processo de perfuração e limpeza do furo foi feito com
circulação de água.
O avanço do furo com circulação de água era cessado ao atingir 0,50 m
acima de cada cota de amostragem. Ao chegar neste ponto, era executada a
conferência da cota de amostragem e limpeza do furo com auxílio do trépano de
sondagem. O amostrador era então conectado ao conjunto de hastes de sustentação,
tomando-se o cuidado de conferir o comprimento do conjunto.
O pistão era posicionado na parte inferior do tubo amostrador e sua haste era
travada ao conjunto de hastes de sustentação.
O conjunto era introduzido cuidadosamente no interior da perfuração e, ao
apoiar no fundo, conferia-se o comprimento da parte do conjunto excedente à cota do
furo.
71
O passo seguinte, após o conjunto corretamente posicionado, refere-se à
liberação do pistão e a cravação do amostrador. A cravação era feita utilizando-se
pressão hidráulica de maneira rápida e contínua, controlando-se o avanço da cravação
através do curso da cabeça, que, ao terminar, indicava o completo preenchimento do
amostrador.
Após a cravação, o amostrador permanecia nesta posição durante cerca de 2
horas, e, em seguida, cisalhava-se a base da amostra através de revoluções na
coluna de hastes. O tempo de permanência do amostrador no solo se justifica tendo
em vista a grande incidência de areia e fragmentos de conchas, o que dificultava a
amostragem.
A amostra era lacrada imediatamente após a retirada do amostrador do furo,
consistindo em uma camada de parafina entremeada por discos de papel previamente
parafinados. Os tubos amostradores eram envoltos em colchão de espuma e
protegidos do calor e vibrações até a chegada ao laboratório, onde eram guardados
em câmara úmida.
Tabela (IV.8) – Identificação das amostras Osterberg coletadas.
LOCAL AMOSTRA PROF
(m)
γNAT
(kN/cm3)
h
(%) e0 DESCRIÇÃO
E1 1 1,60 a
2,00 11,2 324,3 9,02
Turfa cinza-escuro com
manchas roxas, de odor forte e
presença de conchas.
E1 2 3,60 a
4,35 12,3 190,2 5,85
Argila orgânica cinza-escuro
com presença de conchas.
E1 3 5,60 a
6,30 12,0 164,8 5,24
Argila orgânica cinza-escuro a
preta, de odor ativo e com
fragmento de conchas.
E2 4 2,60 a
3,25 12,1 252,4 7,32
Argila orgânica cinza, odor
ativo, com conchas e bastante
plástica.
E2 5 4,90 a
5,50 12,3 124,5 4,29
Argila orgânica de cor preta
com fragmentos de conchas e
odor ativo.
72
IV.8.3 – EQUIPAMENTO E PROCEDIMENTO DE ENSAIO
Os ensaios foram realizados em corpos de prova obtidos de amostras
indeformadas extraídas conforme metodologia e profundidades explicitadas no item
anterior.
O planejamento e a execução dos ensaios foram baseados segundo método
de ensaio MB-3336/90 da ABNT (Solo – Ensaio de adensamento unidimensional) e
realizados no laboratório da COPPE/UFRJ.
Os ensaios de adensamento vertical foram realizados em prensas do tipo
Bishop utilizando incrementos de carga iguais à carga anterior (∆p/p = 1), sendo
aplicados estágios de tensão vertical de 3,1 kPa, 6,2 kPa, 12,5 kPa, 25 kPa, 50 kPa,
100 kPa, 200 kPa, 400 kPa.
Com auxílio de um extrator vertical, as amostras para os ensaios de
adensamento foram extraídas dos amostradores. O pistão extrator é conectado a um
mecanismo do tipo pinhão-cremaleira acionado com auxílio de uma manivela. Tomou-
se o cuidado de extrair a amostra do tubo no mesmo sentido da amostragem em
campo.
Para moldar o corpo de prova, inicialmente o anel metálico (altura = 2 cm e
diâmetro = 7,1 cm) com borda cortante era lubrificado internamente e, posteriormente,
cravado lentamente no trecho da amostra extraída a ser ensaiada. O solo em volta do
anel era cuidadosamente removido com fio de aço esticado. Em seguida, o corpo de
prova era rasado e pesado, enquanto as sobras da moldagem eram aproveitadas para
se determinar o teor de umidade do material, massa específica úmida e seca.
O anel metálico contendo o corpo de prova era instalado em um
consolidômetro do tipo anel fixo, munido de pedras porosas previamente saturadas e
de cabeçote. Após o preenchimento da célula de adensamento com água e a inserção
na prensa, executava-se o nivelamento e o balanceamento da mesma seguidos da
zeragem do deflectômetro. O próximo passo consiste na aplicação da tensão vertical
(σv), nos estágios descritos acima. Para cada estágio de carga, as leituras de
deslocamento vertical eram tomadas segundo a norma NBR MB-3336/90.
IV.8.4 – RESULTADO DOS ENSAIOS DE ADENSAMENTO
Nas tabelas (IV.9 a IV.14) são apresentados os quadros-resumo de todos os
ensaios de adensamento realizados. Em seguida são apresentados nas figuras (IV.14
73
a IV.25) contendo a deformação vertical específica x tensão vertical efetiva (εv x log.
σ’v) e o coeficiente de adensamento x tensão vertical efetiva (cv x log. σ’v).
Os valores do coeficiente de adensamento foram obtidos pelo método de
Taylor (raiz de t).
Deve ser ressaltado que na amostra 02 da estação instrumentada E1 houve
um travamento das deformações nos estágios de carga 12,5 kPa e 25 kPa,
possivelmente devido à existência de conchas, sendo repetido e ambos apresentados.
Tabela (IV.9) – Quadro resumo- Amostra 01 – Estação E1.
ENSAIO DE ADENSAMENTO AMOSTRA 01 - ESTAÇÃO INSTRUMENTADA E1
σ’v ∆h εv h Eoed. t90 cv k ( Kpa ) ( cm ) ( % ) ( cm ) ( KN/m2 ) ( min. ) ( 10-4 cm2/s ) ( cm/s ) 3,125 0,080 4,0 1,930 76,92 - - - 6,25 0,227 11,3 1,783 43,48 778 0,16 3,70E-0812,5 0,448 22,3 1,562 57,14 615 0,16 2,80E-0825 0,707 35,2 1,303 97,09 595 0,12 1,20E-0850 0,955 47,5 1,055 204,08 467 0,11 5,40E-09
100 1,170 58,2 0,840 476,19 289 0,11 2,30E-09200 1,320 65,7 0,690 1250,00 219 0,10 7,60E-10400 1,450 72,1 0,560 3333,33 156 0,09 3,00E-10200 1,420 70,6 0,590 10000,00 - - - 100 1,420 70,6 0,590 - - - -
Tabela (IV.10) – Quadro resumo- Amostra 02 – Estação E1.
ENSAIO DE ADENSAMENTO AMOSTRA 02 - ESTAÇÃO INSTRUMENTADA E1
σ’v ∆h εv h Eoed. t90 cv k ( Kpa ) ( cm ) ( % ) ( cm ) ( KN/m2 ) ( min. ) ( 10-4 cm2/s ) ( cm/s ) 3,125 0,068 3,4 1,942 92,59 - - - 6,25 0,132 6,6 1,878 99,01 14,1 9,20 9,30E-0712,5 0,264 13,1 1,746 95,24 28,1 4,30 4,50E-0725 0,439 21,8 1,571 142,86 18,5 5,50 3,80E-0750 0,811 40,3 1,199 135,14 88,4 0,80 5,90E-08
100 0,992 49,4 1,018 555,56 53 0,90 1,60E-08200 1,120 55,7 0,890 1666,67 34,2 1,00 6,40E-09400 1,231 61,2 0,779 3333,33 19,4 1,30 3,60E-09200 1,219 60,6 0,791 - - - - 100 1,220 60,7 0,790 - - - -
74
Tabela (IV.11) – Quadro resumo- Amostra 02 – Estação E1 - Repetição.
ENSAIO DE ADENSAMENTO AMOSTRA 02 - ESTAÇÃO INSTRUMENTADA E1 - REPETIÇÃO
σ’v ∆h εv h Eoed. t90 cv k ( Kpa ) ( cm ) ( % ) ( cm ) ( KN/m2 ) ( min. ) ( 10-4 cm2/s ) ( cm/s ) 3,125 0,059 2,9 1,951 111,11 - - - 6,25 0,104 5,2 1,906 135,14 8 17,00 1,30E-0612,5 0,326 16,2 1,684 56,82 61 2,00 3,50E-0725 0,632 31,4 1,378 81,97 130 0,67 8,00E-0850 0,859 42,7 1,151 217,39 95 0,62 2,80E-08
100 1,030 51,2 0,980 588,24 65 0,64 1,10E-08200 1,170 58,2 0,840 1428,57 32,5 0,94 6,30E-09400 1,280 63,7 0,730 3333,33 27 0,84 2,30E-09
Tabela (IV.12) – Quadro resumo- Amostra 03 – Estação E1.
ENSAIO DE ADENSAMENTO AMOSTRA 03 - ESTAÇÃO INSTRUMENTADA E1
σ’v ∆h εv h Eoed. t90 cv k ( Kpa ) ( cm ) ( % ) ( cm ) ( KN/m2 ) ( min. ) ( 10-4 cm2/s ) ( cm/s ) 3,125 0,057 2,8 1,953 109,89 - - - 6,25 0,113 5,6 1,897 111,11 8,4 16,00 1,40E-0612,5 0,209 10,4 1,801 129,87 3,1 40,00 3,10E-0625 0,375 18,7 1,635 151,52 4,4 24,00 1,60E-0650 0,559 27,8 1,451 277,78 5,3 17,00 6,20E-07
100 0,801 39,9 1,209 416,67 4,8 14,00 3,40E-07200 0,993 49,4 1,017 1000,00 11,2 4,10 3,90E-08400 1,160 57,7 0,850 2500,00 9 3,60 1,50E-08200 1,144 56,9 0,866 - - - - 100 1,144 56,9 0,866 - - - -
75
Tabela (IV.13) – Quadro resumo- Amostra 04 – Estação E2.
ENSAIO DE ADENSAMENTO AMOSTRA 04 - ESTAÇÃO INSTRUMENTADA E2
σ’v ∆h εv h Eoed. t90 cv k ( Kpa ) ( cm ) ( % ) ( cm ) ( KN/m2 ) ( min. ) (10-4 cm2/s ) ( cm/s ) 3,125 0,023 1,1 1,987 270,27 - - - 6,25 0,058 2,9 1,952 175,44 4,2 33,00 1,90E-0612,5 0,222 11,0 1,788 76,34 22,1 5,90 7,70E-0725 0,647 32,2 1,363 59,52 169 0,55 9,30E-0850 0,905 45,0 1,105 196,08 92,2 0,61 3,10E-08
100 1,090 54,2 0,920 555,56 67 0,57 1,10E-08200 1,222 60,8 0,788 1428,57 46 0,59 3,90E-09400 1,337 66,5 0,673 3333,33 28 0,69 2,00E-09200 1,321 65,7 0,689 - - - - 100 1,322 65,8 0,688 - - - -
Tabela (IV.14) – Quadro resumo- Amostra 05 – Estação E2.
ENSAIO DE ADENSAMENTO AMOSTRA 05 - ESTAÇÃO INSTRUMENTADA E2
σ’v ∆h εv h Eoed. t90 cv k ( Kpa ) ( cm ) ( % ) ( cm ) ( KN/m2 ) ( min. ) ( 10-4 cm2/s ) ( cm/s ) 3,125 0,014 0,7 1,996 454,55 - - - 6,25 0,032 1,6 1,978 344,83 17,6 7,90 2,30E-0712,5 0,058 2,9 1,952 476,19 10,9 12,00 2,50E-0725 0,109 5,4 1,901 500,00 24 5,50 1,10E-0750 0,348 17,3 1,662 208,33 82,8 1,40 6,70E-08
100 0,673 33,5 1,337 312,50 94,1 0,91 2,90E-08200 0,885 44,0 1,125 909,09 64 0,88 9,20E-09400 1,116 55,5 0,894 1666,67 79,2 0,46 2,60E-10200 1,084 53,9 0,926 10000,00 - - - 100 1,086 54,0 0,924 - - - -
76
Figura (IV.14) – Figura deformação vertical específica x tensão vertical efetiva (εv x
log. σ’v) – Amostra 01 – Estação E1.
Figura (IV.15) – Gráfico coeficiente de adensamento x tensão vertical efetiva (cv x log.
σ’v) – Amostra 01 – Estação E1.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
DEF
OR
MA
ÇÃ
O E
SPEC
ÍFIC
A (%
)
Tensão de pré-adensamento 5KPa
Curva correspondente a estágio de 24hs
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( KPa )
CV
( 10-
4 cm
2/s
)
77
Figura (IV.16) – Gráfico deformação vertical específica x tensão vertical efetiva (εv x
log. σ’v) – Amostra 02 – Estação E1.
Figura (IV.17) – Gráfico coeficiente de adensamento x tensão vertical efetiva (cv x log.
σ’v) – Amostra 02 – Estação E1.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
DEF
OR
MA
ÇÃ
O E
SPEC
ÍFIC
A (%
) Curva correspondente a estágio de 24hs
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
CV
( 10-
4 cm
2/s
)
78
Figura (IV.18) – Gráfico deformação vertical específica x tensão vertical efetiva (εv x
log. σ’v) – Amostra 02 – Estação E1 - Repetição.
Figura (IV.19) – Gráfico coeficiente de adensamento x tensão vertical efetiva (cv x log.
σ’v) – Amostra 02 – Estação E1 - Repetição.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
DEF
OR
MA
ÇÃ
O E
SPEC
ÍFIC
A (%
)
Tensão de pré-adensamento 8KPa
Curva correspondente a estágio de 24hs
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
CV
( 10-
4 cm
2/s
)
79
Figura (IV.20) – Gráfico deformação vertical específica x tensão vertical efetiva (εv x
log. σ’v) – Amostra 03 – Estação E1.
Figura (IV.21) – Gráfico coeficiente de adensamento x tensão vertical efetiva (cv x log.
σ’v) – Amostra 03 – Estação E1.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( KPa )
DEF
OR
MA
ÇÃ
O E
SPEC
ÍFIC
A (%
)
Tensão de pré-adensamento 13KPa
Curva correspondente a estágio de 24hs
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
CV
( 10-
4 cm
2/s
)
80
Figura (IV.22) – Gráfico deformação vertical específica x tensão vertical efetiva (εv x
log. σ’v) – Amostra 04 – Estação E2.
Figura (IV.23) – Gráfico coeficiente de adensamento x tensão vertical efetiva (cv x log.
σ’v) – Amostra 04 – Estação E2.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
DEF
OR
MA
ÇÃ
O E
SPEC
ÍFIC
A (%
)Tensão de pré-adensamento
11KPaCurva correspondente a estágio de
24hs
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
CV
( 10-
4 cm
2/s
)
81
Figura (IV.24) – Gráfico deformação vertical específica x tensão vertical efetiva (εv x
log. σ’v) – Amostra 05 – Estação E2.
Figura (IV.25) – Gráfico coeficiente de adensamento x tensão vertical efetiva (cv x log.
σ’v) – Amostra 05 – Estação E2.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
DEF
OR
MA
ÇÃ
O E
SPEC
ÍFIC
A (%
)
Tensão de pré-adensamento 30KPa
Curva correspondente a estágio de 24hs
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
1 10 100 1000
TENSÃO VERTICAL ( kPa )
CV
( 10-
4 cm
2/s
)
82
V – RESULTADOS DA INSTRUMENTAÇÃO V.1 – INTRODUÇÃO
Neste capítulo serão apresentadas as informações obtidas da
instrumentação, limitando-se aos resultados das estações instrumentadas E1 e E2,
onde foram realizados os ensaios especiais, os trechos de teste T1 e T2, os quais
possuem drenos verticais diferentes, e os dados de duas placas de recalque, PR-232
e PR-309, locadas no trecho sem drenos verticais no jardim 7.
As informações apresentadas correspondem a dados de recalque obtidos das
placas de recalque e aranhas magnéticas, dados piezométricos obtidos dos
piezômetros Casagrande, piezômetro elétrico e medidores de nível de água, e ensaios
de permeabilidade “in situ” realizados nos piezômetros Casagrande.
V.2 – DADOS DE RECALQUE
Para assegurar a integridade dos instrumentos medidores de recalque e obter
a correta informação proveniente dos mesmos, a instalação foi realizada após o
lançamento de uma certa espessura de material. Durante este período ocorreram
recalques cujo valor foi estimado. O método utilizado para estimar os recalques não
medidos se baseia na consideração da proporcionalidade de recalques com a raiz
quadrada do tempo para carregamento ocorrido de maneira aproximadamente linear.
Para isto, foram elaboradas as seguintes etapas baseadas nos dados disponíveis:
1) Determinar o tempo onde ocorreram 60% dos recalques;
a) Traçar o gráfico recalque versus raiz do tempo, conforme figura (V.1);
b) Achar por reta traçada no gráfico anterior o tempo correspondente a 60%
de recalque;
2) Obter nos dados de recalque o valor do mesmo correspondente ao tempo
onde ocorre 60% de recalque;
3) Traçar o gráfico recalque versus tempo em dias e extrapolar a curva do
recalque oriunda do primeiro carregamento parcial obtendo-se o recalque
final para este carregamento, conforme figura (V.2);
4) O valor do recalque não medido é a diferença entre 60% do valor do
recalque final obtido no item anterior e o valor obtido no item 2;
5) No gráfico recalque versus raiz do tempo, com escala ampliada,
extrapola-se a curva de recalque. A partir do valor calculado no item
83
anterior, traça-se uma reta paralela ao eixo do tempo e o ponto onde esta
interceptar a extrapolação dos recalques, a coordenada do tempo indica o
dia em que ocorreu o carregamento significativo, conforme figura(V.3);
6) Ajusta-se o tempo em que se deu o primeiro carregamento e adiciona-se
o recalque medido ao valor do recalque estimado.
As tabelas (V.1 a V.3) apresentam um resumo das informações utilizadas
para estimar os recalques não medidos nas estações E1 e E2, nos trechos de teste T1
e T2 e das placas de recalque locadas no jardim 7 respectivamente.
Tabela (V.1) – Dados do método utilizado para estimativa dos recalques não medidos.
ESTAÇÃO INSTRUMENTADA DESIGNAÇÃO DAS ETAPAS
E1 E2
Data estimada do 1° lançamento 22/março/02 16/abril/02
Data da 1° leitura do instrumento 05/junho/02 28/junho/02
U (60%) em dias 145 117
Recalque medido em U (60%) (m) 0.74 0.51
Recalque final estimado do 1° carregamento (m) 1.50 1.10
60% do recalque final estimado (m) 0.90 0.66
Recalque não medido ( m ) 0.16 0.15
Início do carregamento em dias 70 64
Data do 1° carregamento significativo 31/maio/02 19/jun/02
Tabela (V.2) – Dados do método utilizado para estimativa dos recalques não medidos.
TRECHOS DE TESTE DESIGNAÇÃO DAS ETAPAS
T1 T2
Data estimada do 1° lançamento 22/março/02 05/abril/02
Data da 1° leitura do instrumento 05/junho/02 05/junho/02
U (60%) em dias 129 119
Recalque medido em U (60%) (m) 0.71 0.76
Recalque final estimado do 1° carregamento (m) 1.40 1.50
60% do recalque final estimado (m) 0.84 0.90
Recalque não medido ( m ) 0.13 0.14
Início do carregamento em dias 56 53
Data do 1° carregamento significativo 17/maio/02 28/maio/02
84
Tabela (V.3) – Dados do método utilizado para estimativa dos recalques não medidos.
TRECHO SEM DRENOS DESIGNAÇÃO DAS ETAPAS
PR-232 PR-309
Data estimada do 1° lançamento 18/abril/02 26/abril/02
Data da 1° leitura do instrumento 08/julho/02 02/agosto/02
U (60%) em dias 169 139
Recalque medido em U (60%) (m) 0.50 0.21
Recalque final estimado do 1° carregamento (m) 1.00 0.50
60% do recalque final estimado (m) 0.60 0.30
Recalque não medido ( m ) 0.10 0.09
Início do carregamento em dias 71 96
Data do 1° carregamento significativo 28/junho/02 31/julho/02
As figuras (V.1 a V.3) exemplificam, para o caso da placa de recalque da
estação E1, as etapas descritas acima.
Figura (V.1) – Gráfico para obtenção do recalque e o tempo com U (60%) para o
primeiro carregamento.
RECALQUE x RAIZ DO TEMPO - PR-E1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,28,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0
RAIZ DE T EM DIAS
REC
ALQ
UE
(M)
U (60%) NO EIXO RAIZ DE T - 12,04U (60%) EM DIAS - 145RECALQUE MEDIDO EM 145 DIAS - 0,74 m
85
Figura (V.2) – Gráfico para obtenção do recalque final para o primeiro carregamento.
Figura (V.3) – Gráfico para obtenção do início do carregamento significativo.
RECALQUE x TEMPO - PR-E1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,070 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350
TEMPO ( DIAS )
REC
ALQ
UE
(M)
RECALQUE FINAL ESTIMADO PARA O PRIMEIRO CARREGAMENTO - 1,50 m60% DO RECALQUE FINAL ESTIMADO - 0,90 mRECALQUE NÃO MEDIDO - 0,90 - 0,74 = 0,16 m
RECALQUE x RAIZ DO TEMPO - PR-E1
-0,40
-0,30
-0,20
-0,10
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,008,0 8,4 8,8 9,2 9,6 10,0 10,4 10,8 11,2 11,6 12,0 12,4
RAIZ DE T EM DIAS
REC
ALQ
UE
INÍCIO DO CARREGAMENTO SIGNIFICATIVO NO EIXO RAIZ DE T - 8,36INÍCIO DO CARREGAMENTO SIGNIFICATIVO EM DIAS - 70 DIAS
86
As figuras (V.4 a V.9) apresentam a espessura de material e os recalques em
função do tempo das estações instrumentadas E1 e E2, dos trechos de teste T1 e T2
e das placas de recalque PR-232 e PR-309 respectivamente.
Os dados de recalque provenientes das aranhas magnéticas são
apresentados, de forma análoga aos dados das placas de recalque, juntamente com a
espessura de material. Os dados obtidos das aranhas magnéticas das estações E1 e
E2 são apresentados nas figuras (V.10 e V.11) respectivamente.
Os recalques observados no trecho com drenos verticais apresentam boa
concordância com os recalques estimados via umidade. Os valores dos recalques, em
média em torno de 2 metros, em camada de argila orgânica de 7 metros de espessura
representam uma deformação de 28% e ainda assim os drenos funcionaram, não se
verificando o efeito de enrugamento.
87
Figura (V.4) – Gráfico espessura de material e recalque da placa localizada na estação
instrumentada E1.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
RECALQUE - PR-E1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
REC
ALQ
UE
( M )
88
Figura (V.5) – Gráfico espessura de material e recalque da placa localizada na estação
instrumentada E2.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
RECALQUE - PR-E2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
REC
ALQ
UE
( M )
89
Figura (V.6) – Gráfico espessura de material e recalque da placa localizada no trecho
de teste T1.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-T1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
RECALQUE - PR-T1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
TEMPO ( DIAS )
REC
ALQ
UE
( M )
90
Figura (V.7) – Gráfico espessura de material e recalque da placa localizada no trecho
de teste T2.
ESPESSURA DE ATERRO -PR-T2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (M
)
RECALQUE - PR-T2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
REC
ALQ
UE
( M )
91
Figura (V.8) – Gráfico espessura de material e recalque da placa PR-232 localizada no
jardim 7.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-232
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
RECALQUE - PR-232
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
REC
ALQ
UE
( M )
92
Figura (V.9) – Gráfico espessura de material e recalque da placa PR-309 localizada no
jardim 7.
ESPESSURA DE ATERRO -PR-309
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
RECALQUE - PR-309
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
TEMPO ( DIAS)
REC
ALQ
UE
( M )
93
Gráfico (V.10) – Gráfico espessura de material e recalque da aranha magnética
localizada na estação instrumentada E1.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
RECALQUE - ARANHA MAGNÉTICA - AM-E1
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
REC
ALQ
UE
( M )
ARANHA MAGNÉTICA 1
ARANHA MAGNÉTICA 2
ARANHA MAGNÉTICA 3
94
Figura (V.11) – Gráfico espessura de material e recalque da aranha magnética
localizada na estação instrumentada E2.
RECALQUE - ARANHA MAGNÉTICA - AM-E2
-1,6
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
REC
ALQ
UE
( M )
ARANHA MAGNÉTICA 1
ARANHA MAGNÉTICA 2
ARANHA MAGNÉTICA 3
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
95
V.3 – DADOS PIEZOMÉTRICOS
Na tabela (V.4) é apresentado o posicionamento dos piezômetros
Casagrande dispostos na camada de argila orgânica. Os piezômetros elétricos,
instalados nas estações instrumentadas, assim como os piezômetros Casagrande dos
trechos de teste posicionam-se no meio da camada de argila.
Tabela (V.4) - Posicionamento dos piezômetros nas estações instrumentadas E1 e E2.
LOCAL DESIGNAÇÃO POSICIONAMENTO NA
CAMADA DE ARGILA
PC-E1-A Meio da camada
PC-E1-B Terço inferior
PC-E1-C Terço superior Estação instrumentada E1
PC-E1-D Abaixo da camada de argila
PC-E2-A Terço superior
PC-E2-B Meio da camada Estação instrumentada E2
PC-E2-C Terço inferior
Os dados piezométricos serão apresentados, objetivando uma melhor
ilustração, juntamente com o carregamento aplicado.
As figuras (V.12 a V.15), (V.16 a V.18) e (V.19 e V.20) apresentam os dados
das leituras dos piezômetros Casagrande da estação instrumentada E1 e E2 e dos
trechos de teste T1 e T2 respectivamente.
As leituras dos medidores de nível de água são apresentadas nas figuras
(V.21 a V.24).
Os valores do excesso de poropressão, proveniente dos piezômetros
Casagrande, foram obtidos pela diferença entre as cotas de nível de água no
piezômetro e no medidor de nível de água. O excesso de poropressão das estações
instrumentadas E1 e E2 e dos trechos de teste T1 e T2 são apresentadas nas figuras
(V.25 a V.28), (V.29 a V.31) e (V.32 e V.33) respectivamente.
Baseado nos dados de recalque das aranhas magnéticas para obtenção da
cota do bulbo, o excesso de poropressão provido do piezômetro elétrico foi obtido
através da leitura corrigida do instrumento, sendo descontadas a cota do bulbo do
mesmo e a leitura do medidor de nível de água. As figuras (V.34 e V.35) e (V.36 e
V.37) apresentam os dados referentes ao excesso de poropressão obtido dos
96
piezômetros elétricos nas estações E1 e E2 e uma comparação com os resultados dos
piezômetros Casagrande respectivamente.
Figura (V.12) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no piezômetro de Casagrande PC-E1-A.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
COTA DO NA - PIEZÔMETRO DE CASAGRANDE - PC-E1-A
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
97
Figura (V.13) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no piezômetro de Casagrande PC-E1-B.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
COTA DO NA - POEZÔMETRO DE CASAGRANDE - PC-E1-B
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
2,60
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
98
Figura (V.14) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no piezômetro de Casagrande PC-E1-C.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
COTA DO NA - PIEZÔMETRO DE CASAGRANDE - PC-E1-C
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
2,60
2,80
3,00
3,20
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
99
Figura (V.15) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no piezômetro de Casagrande PC-E1-D.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
COTA DO NA - PIEZÔMETRO DE CASAGRANDE - PC-E1-D
-0,20
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
100
Figura (V.16) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no piezômetro de Casagrande PC-E2-A.
COTA DO NA - PIEZÔMETRO DE CASAGRANDE - PC-E2-A
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
101
Figura (V.17) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no piezômetro de Casagrande PC-E2-B.
COTA DO NA - PIEZÔMETRO DE CASAGRANDE - PC-E2-B
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
102
Figura (V.18) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no piezômetro de Casagrande PC-E2-C.
COTA DO NA - PIEZÔMETRO DE CASAGRANDE - PC-E2-C
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
103
Figura (V.19) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no piezômetro de Casagrande PC-T1.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-T1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
COTA DO NA - PIEZÔMETRO DE CASAGRANDE - PC-T1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
104
Figura (V.20) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no piezômetro de Casagrande PC-T2.
COTA DO NA - PIEZÔMETRO DE CASAGRANDE - PC-T2
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
2,60
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
ESPESSURA DE ATERRO -PR-T2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (M
)
105
Figura (V.21) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no medidor de NA MN-E1.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
COTA DO NA - MEDIDOR DE NÍVEL D'ÁGUA - MN-E1
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
106
Figura (V.22) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no medidor de NA MN-E2.
COTA DO NA - MEDIDOR DE NÍVEL D'ÁGUA - MN-E2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
107
Figura (V.23) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no medidor de NA MN – T1.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-T1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
COTA DO NA - MEDIDOR DE NÍVEL D' ÁGUA - MN-T1
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
108
Figura (V.24) – Gráfico espessura de material e leituras das cotas dos níveis de água
no medidor de NA MN – T2.
COTA DO NA - MEDIDOR DE NÍVEL D'ÁGUA - MN-T2
-0,20
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
CO
TA D
O N
A (
M )
ESPESSURA DE ATERRO -PR-T2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (M
)
109
Figura (V.25) – Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro de Casagrande PC-E1-A.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E1-A
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
110
Figura (V.26) – Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro de Casagrande PC-E1-B.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E1-B
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
111
Figura (V.27) – Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro de Casagrande PC-E1-C.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E1-C
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
112
Figura (V.28) – Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro de Casagrande PC-E1-D.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E1-D
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
113
Figura (V.29) – Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro de Casagrande PC-E2-A.
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E2-A
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
114
Figura (V.30) – Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro de Casagrande PC-E2-B.
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E2-B
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
115
Figura (V.31) – Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro de Casagrande PC-E2-C.
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E2-C
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
116
Figura (V.32) – Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro de Casagrande PC-T1.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-T1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-T1
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
117
Figura (V.33) – Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro de Casagrande PC-T2.
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-T2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
ESPESSURA DE ATERRO -PR-T2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (M
)
118
Figura (V.34) - Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro elétrico PE-E1.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PE-E1
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
PRES
SÃO
( m
)
119
Figura (V.35) - Gráfico espessura de material e excesso de poropressão obtida do
piezômetro elétrico PE-E2.
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PE-E2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m )
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
120
Figura (V.36) – Comparação dos resultados dos excessos de poropressão entre
Piezômetros elétricos e de Casagrande locados no meio da camada na estação E1.
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
EXCESSO DE POROPRESSÃO PC-E1-A x PE-E1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m ) EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E1-A
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PE-E1
121
Figura (V.37) – Comparação dos resultados dos excessos de poropressão entre
Piezômetros elétricos e de Casagrande locados no meio da camada na estação E2.
EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E2-B x PE-E2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
EXC
ESSO
DE
POR
OPR
ESSÃ
O (
m ) EXCESSO DE POROPRESSÃO - PC-E2-A
EXCESSO DEPOROPRESSÃO - PE-E2
ESPESSURA DE ATERRO - PR-E2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
TEMPO ( DIAS )
ESPE
SSU
RA
DE
ATE
RR
O (
M )
122
V.3.1 – TEMPO DE RESPOSTA DOS PIEZÔMETROS
Os piezômetros elétricos utilizados apresentam a vantagem do tempo de
resposta ser muito pequeno, não necessitando ser quantificado. Diferentemente, os
piezômetros Casagrande necessitam de um fluxo finito de água do solo para
pressurizar o sistema, o que impede que ∆u seja registrado imediatamente. Para um
dado ∆u a energia é diretamente proporcional ao volume a entrar no sistema. Tendo o
solo uma permeabilidade finita, existe um “time lag” ou tempo de resposta entre ∆u no
terreno e o registro no piezômetro. O fator condicionante principal para isto reside no
valor do coeficiente de permeabilidade da argila onde se encontra o trecho perfurado.
Segundo HVORSLEV (1951), a vazão no tempo t é expressa por:
HKFq ..= (V.1)
onde:
F – fator de forma;
K – coeficiente de permeabilidade;
H – diferença de carga.
O tempo de resposta para a equalizacão da diferença de carga H nos
piezômetros Casagrande é dado por:
KFA
HKFHA
qVTr ...
.=== (V.2)
onde:
Tr – tempo de resposta;
V – volume total;
A – área da seção transversal do tubo do piezômetro;
O fator de forma F definido para solo uniforme e piezômetro cilíndrico é dado
por:
++
=2
1ln
2
DL
DL
LF π (V.3)
onde:
L – altura do bulbo onde se insere o trecho perfurado do piezômetro;
D – diâmetro do bulbo onde se insere o trecho perfutado do piezômetro.
123
Para a condição de carga hidráulica constante e variável, segundo Hvorslev
(1951), a razão de equalização define-se como:
rTt
eHHE
−
−=−= 110
(V.4)
Com t = Tr, obtém-se E = 0,63, ou seja, 63% de equalização. Na prática
considera-se E = 90%, então:
t 90% = 2,3 Tr (V.5)
Conforme descrito no ítem III.6.5 os dados necessários para o cálculo do
tempo de resposta compreendem: diâmetro do tubo do piezômetro Casagrande,
diâmetro e altura do bulbo, os quais se definem como sendo 2,54 cm, 6,35 cm e 20
cm, respectivamente.
Os piezômetros instalados na camada de argila mole apresentam tempo de
resposta de Tr = 7 dias, assumindo um valor de coeficiente de permeabilidade igual a
10-7 cm2/s. Para uma equalização de 90% obtêm-se o valor de Tr = 16,15 dias.
V.4 – ENSAIO DE PERMEABILIDADE “IN SITU” V.4.1 – DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO
Os ensaios foram realizados com piezômetro elétrico de corda vibrante (VW
Piezometer – Borehole) e caixa leitora (Minilogger) da Slope Indicador.
Basicamente, o princípio de funcionamento do piezômetro é converter a
pressão exercida em sinal de freqüência através de um diafragma ligado a um fio de
aço tensionado (Corda Vibrante). Ao ligar o equipamento, uma bobina eletromagnética
excita o fio tensionado que realiza leituras de freqüência referentes à pressão exercida
no diafragma. Estas leituras de freqüência são armazenadas na caixa leitora, cujos
fatores de calibração estão previamente inseridos, juntamente com a temperatura para
conversão na unidade de pressão que se deseja trabalhar.
A caixa leitora utilizada tem capacidade de armazenar 2000 leituras
seguenciais. Os intervalos para realização de leituras podem ser programados,
variando desde 2 segundos até 7 dias.
V.4.2 – PROCEDIMENTO E SEQUÊNCIA DE ENSAIO
Os ensaios de permeabilidade foram realizados inserindo o piezômetro
elétrico nos piezômetros Casagrande instalados na camada de argila orgânica em
124
diferentes profundidades. Após a inserção, era realizada a conferência do correto
posicionamento do equipamento na cota desejada, através da medição do cabo
excedente. O piezômetro era então ligado à caixa leitora, após permanecer imergido
por 30 minutos a fim de garantir a saturação do elemento poroso.
O passo seguinte consiste na obtenção das leituras de referência, executadas
de forma a deixar a unidade leitora realizar leituras num período de 5 minutos a
intervalos de 10 segundos. Uma vez decorrido este tempo, iniciava-se o ensaio de
fluxo descendente, inserindo-se 100 mililitros de água no piezômetro Casagrande. Os
ensaios foram realizados deixando-se o equipamento executar leituras até que as
mesmas estabilizassem após transcorridos, em média, 150 minutos.
Uma vez finalizado o ensaio no campo, transferia-se a unidade leitora para o
laboratório para descarregar os dados no micro. Inicialmente, os dados eram inseridos
em gráfico (poro-pressão x tempo) para a exata determinação do início do ensaio,
determinado pelo pico observado ao término da inserção de água, assim como a
leitura de referência e o tempo transcorrido para a estabilização das leituras.
O ensaio era considerado satisfatório, se, ao comparar as leituras de
estabilização com as leituras de referência, obtidas no final e no início do ensaio
respectivamente, se observasse a igualdade das mesmas, indicando a estabilização
completa das leituras.
Os cálculos foram realizados utilizando-se fórmulas para determinação da
permeabilidade segundo HVORSLEV (1949) utilizando o caso (G) com razão de
transformação (m), relação referente a raiz quadrada dos coeficientes de
permeabilidade horizontal e vertical, variando de 1 a 5. As equações utilizadas são
apresentadas a seguir.
( ) 2
1
12
22
ln8
1ln
HH
ttl
dml
dmld
Kh −
++
= e ( ) 2
1
12
2
ln8
2ln
HH
ttlDmld
K h −
= para 4>Dml
(V.6)
onde:
Kh – coeficiente de permeabilidade;
d – diâmetro do tubo do piezômetro Casagrande;
m – razão de transformação raiz da relação entre o coeficiente de permeabilidade
horizontal e vertical;
l - altura do bulbo de areia;
D – diâmetro do bulbo de areia;
125
H1 e H2– Carga piezométrica para t = t1 e para t = t2 respectivamente.
V.4.3 – RESULTADO DOS ENSAIOS DE PERMEABILIDADE “IN SITU”
Nas tabelas (V.5 e V.6) são apresentados os resultados dos ensaios de
permeabilidade “in situ” realizados na estação instrumentada E1 e E2
respectivamente. A figura (V.38) ilustra um exemplo dos dados de poro-pressão ao
longo do tempo obtidos dos ensaios.
Tabela (V.5) – Resultados dos ensaios de permeabilidade na estação E1.
COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE – Kh ( cm/s ) DESIGNAÇÃO
DATA DO
ENSAIO m = 1 m = 3 m = 5
25-jul-02 2,66E-06 4,06E-06 4,71E-06 03-set-02 4,46E-07 6,78E-07 7,87E-07 10-set-02 5,55E-07 8,45E-07 9,81E-07 15-out-02 4,99E-07 7,58E-07 8,81E-07
PC-E1-A
13-nov-02 1,68E-06 2,55E-06 2,97E-06 26-jul-02 5,75E-06 8,75E-06 1,02E-05 04-set-02 1,89E-06 2,88E-06 3,34E-06 10-set-02 1,76E-06 2,68E-06 3,11E-06 15-out-02 1,91E-06 2,90E-06 3,37E-06
PC-E1-B
13-nov-02 5,46E-07 8,31E-07 9,65E-07 24-jul-02 2,64E-06 4,01E-06 4,66E-06
27-ago-02 1,05E-06 1.60E-06 1,86E-06 11-set-02 1,57E-06 2,39E-06 2,78E-06 17-out-02 6,93E-07 1,05E-06 1,22E-06
PC-E1-C
18-nov-02 3,01E-06 4,57E-06 5,31E-06 11-set-02 2,04E-06 3,10E-06 3,60E-06 PC-E1-D 14-nov-02 1,59E-06 2,42E-06 2,81E-06
Tabela (V.6) – Resultados dos ensaios de permeabilidade na estação E2.
COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE – Kh ( cm/s ) DESIGNAÇÃO
DATA DO
ENSAIO m = 1 m = 3 m = 5
19-jul-02 1,13E-05 1.73E-05 2.00E-05 19-ago-02 5,06E-06 7.70E-06 8.95E-06 16-set-02 2,55E-07 3,88E-07 4,51E-07
PC-E2-A
18-nov-02 3,04E-07 4,63E-07 5,38E-07 19-jul-02 7,73E-06 1,18E-05 1,37E-05
20-ago-02 1,81E-06 2,76E-06 3,20E-06 13-set-02 4,56E-07 6,94E-07 8,06E-07
PC-E2-B
08-jan-03 1,23E-06 1,87E-06 2,17E-06 18-set-02 9,47E-06 1,44E-05 1,67E-05 24-out-02 8,89E-06 1,35E-05 1,57E-05 PC-E2-C 22-nov-02 3,51E-06 5,34E-06 6,21E-06
126
Figura (V.38) – Exemplo de resultado obtido com ensaio de permeabilidade “in situ”.
ENSAIO DE PERMEABILIDADE "IN SITU" - PC-E2-B
49,8
50,0
50,2
50,4
50,6
50,8
51,0
51,2
51,4
51,6
51,8
52,0
0:00:00 0:28:48 0:57:36 1:26:24 1:55:12 2:24:00 2:52:48 3:21:36 3:50:24 4:19:12
TEMPO ( hora:min.:seg.)
PRES
SÃO
CO
RR
IGID
A (K
pa)
127
VI – ANÁLISES DOS DADOS DE RECALQUE E POROPRESSÃO VI.1 – INTRODUÇÃO
Neste capítulo serão apresentados os resultados dos coeficientes de
adensamento e recalques a tempo infinito obtidos através de retroanálise dos dados
de recalque baseada no método de ASAOKA (1978) modificado por MAGNAN e
DEROY (1980). Estes serão comparados com os resultados obtidos de dados de poro-
pressão através do método de ORLEACH (1983), ensaios de campo, compreendendo
ensaios de dissipação e permeabilidade “in situ” e ensaios de laboratório.
Posteriormente, será realizada uma comparação entre as curvas recalque ao longo do
tempo teóricas e as obtidas com a instrumentação.
VI.2 – ANÁLISE DOS DADOS DE RECALQUE
A análise dos dados de recalque, através do método adotado, permite boas
estimativas do coeficiente de adensamento e do recalque a tempo infinito, desde que
durante as observações a porcentagem de recalque seja superior a 60%, conforme
descrito no item (II.4.2). A figura (VI.1) apresenta a porcentagem de recalque das
placas consideradas.
Figura (VI.1) – Gráfico porcentagem de recalque ao longo do tempo.
PORCENTAGEM DE RECALQUE
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
0 50 100 150 200 250 300
TEMPO ( DIAS )
POR
CEN
TAG
EM D
E R
ECA
LQU
E
U - PR-E1
U - PR-E2
U - PR-T1
U - PR-T2
U - PR-309
U -PR-232
E2
T1
T2
E1
309
232
128
A estimativa do recalque final, baseada em correlações entre a umidade
natural e parâmetros geotécnicos, apresentadas na figura (III.1), foi tomada a partir da
espessura de aterro existente nos locais a serem analisados.
De acordo com a figura (VI.1), as placas de recalque PR-309 e PR-232,
localizadas no trecho sem drenos verticais, não atingiram 60% de recalque e portanto
não serão analisadas pelo método de ASAOKA (1978) modificado por MAGNAN e
DEROY (1980) como as demais. A análise destas serão realizadas de acordo com as
recomendações sugeridas por SANDRONI (2004).
VI.2.1 – APLICAÇÃO DO MÉTODO DE ASAOKA (1978) MODIFICADO POR MAGNAN E DEROY (1980)
Analisando-se as curvas de recalque ao longo do tempo, apresentadas no
capítulo V, por prudência fazendo-se uso apenas dos dados após transcorridos 60%
de recalque, o método foi aplicado no período final de carregamento. A tabela (VI.1)
apresenta as informações gerais a respeito do período considerado para análise.
Tabela (VI.1) – Período de análise dos dados de recalque pelo método de Asaoka.
DESIGNAÇÃO ESPESSURA DE
ATERRO (m)
PERÍODO DE
ANÁLISE (DIAS)
U 60%
(DIAS)
PR-E1 4.24 160 a 240 133
PR-E2 3.00 90 a 220 79
PR-T1 4.29 190 a 230 119
PR-T2 4.18 160 a 230 101
O período de tempo, ∆t = 10 dias, foi adotado de maneira a uniformizar as
análises, tendo em vista o pequeno período a ser analisado no trecho de teste T1.
A espessura de argila mole nos pontos de estudo é de 7 metros segundo
informações geradas pelas sondagens. De acordo com os perfis de solo,
apresentados no capítulo IV, nota-se uma continuidade de material drenante abaixo da
argila, possibilitando a drenagem pelas duas faces, sendo então admitida uma
distância de drenagem Hd = 3,5 m.
A tabela (VI.2) apresenta os parâmetros utilizados para o cálculo.
129
Tabela (VI.2) – Parâmetros utilizados no cálculo.
DIMENSÕES DOS
DRENOS (cm) DESIGNAÇÃO
a b
dw
(cm)
de
(cm) n
F(n)
sem smear
PR-E1 0.45 10.2 6.78 157.5 23.23 2.40
PR-E2 0.45 10.2 6.78 157.5 23.23 2.40
PR-T1 0.45 10.2 6.78 157.5 23.23 2.40
PR-T2 0.25 10.2 6.66 157.5 23.65 2.41
As figuras (VI.2 a VI.5) apresentam os resultados da aplicação do método de
ASAOKA (1978) modificado por MAGNAN e DEROY (1980) para as placas de
recalque da estação instrumentada E1 e E2 e trechos de teste T1 e T2,
respectivamente.
Inicialmente, os dados foram analisados sem levar em consideração o efeito
de amolgamento, efeito “ smear”, fazendo-se uso da equação (II.34), apresentada
anteriormente, com a relação (r = ch/cv) variando de 1 a 3. A tabela (VI.3) apresenta os
resultados obtidos dos recalques a tempo infinito pelo método de ASAOKA (1978) e o
admitido através de ensaios de umidade juntamente com os coeficientes de
adensamento.
Tabela (VI.3) – Resultado dos coeficientes de adensamento e recalques – sem
“smear”.
ch(10-03 cm2/s) RECALQUE (m) valores de r = (ch/cv) DESIG. MEDIDO UMIDADE ASAOKA
ERRO RELATIVO
(%) r = 1(*) r = 2 r = 3 PR-E1 1,97 2.10 2.26 7,6 0,9 1,0 1,0 PR-E2 1,69 1.70 1.88 10,6 0,8 0,9 0,9 PR-T1 2,00 2.12 2.20 3,77 1,3 1,4 1,5 PR-T2 2,10 2.08 2.16 3,85 2,2 2,3 2,4
(*) – Valor utilizado para comparação com outros métodos e ensaios.
Analisando-se os recalques pelo método de Asaoka e os obtidos via umidade,
este último utilizado para construção da figura (VI.1), estes apresentam boa
concordância, com erro relativo médio de 6,5% para as placas analisadas. Através do
recalque medido, conclui-se que ainda existem recalques por ocorrer na PR-E1 e PR-
T1 e indicam uma estabilização dos recalques nas placas PR-E2 e PR-T2.
130
Figura (VI.2) – Construção de Asaoka – PR-E1.
Figura (VI.3) – Construção de Asaoka – PR-E2.
ASAOKA - PR-E1
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6
S-1 (m)
S (m
)
Recalque final - 2,26 mCoef. Angular- 0,8858Equação-y = 0,8858x + 0,2583
ASAOKA - PR-E2
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
S-1 (m)
S (m
)
Recalque final - 1,88 mCoef. Angular- 0,8946Equação-y = 0,8946x + 0,1979
131
Figura (VI.4) – Construção de Asaoka – PR-T1.
Figura (VI.5) – Construção de Asaoka – PR-T2.
ASAOKA - PR-T1
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
S-1 (m)
S (m
)
Recalque final - 2,20 mCoef. Angular- 0,8335Equação-y = 0,8335x + 0,3671
ASAOKA - PR-T2
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
S-1 (m)
S (m
)
Recalque final - 2,16 mCoef. Angular- 0,7485Equação-y = 0,7485x + 0,5426
132
A análise dos dados de recalque, considerando o efeito do amolgamento, foi
realizada, inicialmente fixando-se o valor de s = 1,5 e variando-se a relação da
permeabilidade na zona intacta e amolgada (kh/ks) de 1 a 3. Posteriormente, fixou-se o
valor de (kh/ks = 2), variando-se os valores do parâmetro s de 1 a 4. A equação e os
parâmetros utilizados no cálculo dos coeficientes de adensamento são os mesmos
apresentados na tabela (VI.2), exceto pela substituição do parâmetro F(n) calculado a
partir da equação (II.22). As tabelas (VI.4 e VI.5) apresentam os resultados dos
coeficientes de adensamento para os dois estudos realizados respectivamente.
Tabela (VI.4) – Resultado dos coeficientes de adensamento para s = 1,5.
ch (10-03 cm2/s) VALORES DE kh/ks DESIGNAÇÃO VALORES DE
r (ch/cv) 1 2 3 1 0,9 1,0 (*) 1,2 2 1,0 1,1 1,3 PR-E1 3 1,0 1,2 1,3 1 0,8 1,0 (*) 1,1 2 0,9 1,0 1,2 PR-E2 3 0,9 1,1 1,2 1 1,4 1,6 (*) 1,7 2 1,5 1,7 1,9 PR-T1 3 1,5 1,7 2,0 1 2,2 2,5 (*) 2,8 2 2,3 2,7 3,0 PR-T2 3 2,4 2,8 3,1
(*) – Valores utilizados para comparação com outros métodos e ensaios.
Tabela (VI.5) - Resultado dos coeficientes de adensamento para kh/ks = 2.
ch (10-03 cm2/s) VALORES DE s DESIGNAÇÃO
VALORES DE
r (ch/cv) 1 2 3 4 1 0,9 1,1 1,2 1,3 2 1,0 1,2 1,4 1,5 PR-E1 3 1,0 1,3 1,4 1,5 1 0,8 1,0 1,1 1,2 2 0,9 1,1 1,3 1,4 PR-E2 3 0,9 1,2 1,3 1,4 1 1,4 1,7 1,9 2,0 2 1,5 1,8 2,1 2,2 PR-T1 3 1,5 1,9 2,1 2,3 1 2,2 2,7 3,0 3,2 2 2,3 2,9 3,3 3,5 PR-T2 3 2,4 3,0 3,4 3,7
133
Conforme descrito no item (VI.1), os resultados obtidos para os coeficientes
de adensamento através dos dados de recalque serão comparados com resultados de
outros métodos e ensaios, necessitando assim arbitrar parâmetros para realização de
tal análise. Para isto, definiu-se a relação (r = ch/cv = 1), o parâmetro (s = 1,5)
geralmente adotado para drenos pré-fabricados, e a relação (kh/ks = 2) adotada em
geral na faixa de 1,5 a 3,0.
VI.2.2 – ANÁLISE DOS DADOS DE RECALQUE DAS PLACAS PR-309 E PR-232
A porcentagem de recalque das placas PR-309 e PR-232 não atingiu os 60%
de recalque requeridos para a aplicação do método de Asaoka (1978) conforme
ilustrado na figura (VI.1).
O método de análise utilizado neste caso, proposto por SANDRONI (2004),
consiste no ajuste de uma reta, passando pela origem, ao gráfico dos dados de
recalque traçados com a raiz do tempo. Esta reta ajustada fornece o parâmetro m,
coeficiente angular da reta, o qual é utilizado na equação (VI.1) para obtenção do
coeficiente de adensamento vertical. 2
4
=
total
dv
mHc
ρπ
(VI.1)
As condições de contorno envolvidas na análise, foram baseadas em
informações oriundas das sondagens, espessura de argila mole e distância de
drenagem, e os recalques finais assumidos via umidade apresentado na figura (III.1).
Analisando-se as curvas de recalque ao longo do tempo, apresentadas no
capítulo V, optou-se pela análise dos dados de recalque de dois períodos para a placa
PR-232, devido à permanência do carregamento constante durante estes períodos, e
apenas um período de análise para a placa PR-309. A tabela (VI.6) apresenta os
dados necessários para a análise, assim como os resultados dos coeficientes de
adensamento vertical. As figuras (VI.6 a VI.8) ilustram a obtenção do parâmetro m
para as placas PR-232 e PR-309 respectivamente.
Tabela (VI.6) – Dados utilizados para a análise e os resultados dos coeficientes de
adensamento.
ESPESSURA (m) Hd PERÍODO RECALQUE (m) U cv DESIG.
ATERRO ARGILA (m) (DIAS) UMIDADE MEDIDO (%)m
(10-3 cm2/s)3,54 7,00 3,5 0 a 45 1,85 0,28 0,15 0,053 0.91 PR-232 4,10 7,00 3,5 144 a 217 2,06 0,90 0,44 0,062 1.01
PR-309 2,47 7,00 3,5 20 a 184 1,45 0,66 0,46 0,057 1.73
134
Figura (VI.6) – Construção gráfica para obtenção do parâmetro m – PR-232 –
Carregamento 1.
Figura (VI.7) – Construção gráfica para obtenção do parâmetro m – PR-232 –
Carregamento 2.
PR-232- CARREGAMENTO 1
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
RAIZ DE T ( DIAS)
REC
ALQ
UE
(M)
Equação - y = 0,0529x - 0,0006R2 = 0,9611m = 0,0529
PR-232- CARREGAMENTO 2
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,10
10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0
RAIZ DE T (DIAS)
REC
ALQ
UE
(M)
Equação- y = 0,0622x + 0,0558R2 = 0,9708m = 0,0622
135
Figura (VI.8) – Construção gráfica para obtenção do parâmetro m – PR-309
VI.3 – ANÁLISE DOS DADOS DE PORO-PRESSÃO PELO MÉTODO DE ORLEACH (1983)
As análises dos dados de poro-pressão foram realizadas para os piezômetros
de Casagrande e piezômetros elétricos, locados no meio da camada de argila mole,
fazendo-se uso da equação (II.39) para adensamento puramente radial com e sem o
efeito do amolgamento.
Para a análise foram considerados três períodos de observação, sendo estes
apresentados juntamente com os resultados dos coeficientes de adensamento na
tabela (VI.7). Para efeito de comparação, considerando-se o efeito do amolgamento,
foram fixados os valores de s e kh/ks como sendo 1,5 e 2,0, respectivamente.
As figuras (VI.9 a VI.14) apresentam os gráficos dos dados de excesso de
poropressão versus tempo, utilizados para a obtenção do parâmetro α1, são
apresentados em seguida.
Analisando-se os resultados dos coeficientes de adensamento entre os
piezômetros de Casagrande e elétrico, locados na mesma estação e à mesma
profundidade, nota-se uma boa concordância para os valores encontrados, sendo
esta, mais acentuada para a estação E1 do que para a E2.
PR-309
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0
RAIZ DE T (DIAS)
REC
ALQ
UE
(M)
Equação -y = 0,0571x + 0,0003R2 = 0,989924m = 0,0571
136
Os trechos de teste T1 e T2 apresentaram valores próximos, quando
comparados com os resultados das estações E1 e E2 para o mesmo carregamento,
exceto o último valor para o trecho T2.
Tabela (VI.7) – Resultados dos coeficientes de adensamento para os dados de
poropressão.
ESPESSURA DE PERÍODO α1 ch sem smear
ch com smear DESIGNAÇÃO
ATERRO (m) (DIAS) (10-07) (10-03 cm2/s) (10-03 cm2/s)2,41 40 a 49 3,08 2,3 2,7 2,90 91 a 98 3,84 2,9 3,3 PC-E1-A 4,24 157 a 172 2,16 1,6 1,9 2,41 49 a 59 3,06 2,3 2,7 2,90 81 a 110 3,95 2,9 3,4 PE-E1 4,24 157 a 172 1,86 1,4 1,6 1,96 37 a 51 1,87 1,4 1,6 3,00 75 a 96 2,57 1,9 2,2 PC-E2-B 3,00 138 a 183 1,66 1,2 1,4 1,96 30 a 51 2,14 1,6 1,9 3,00 70 a 96 1,80 1,3 1,6 PE-E2 3,00 138 a 183 1,06 0,8 0,9 1,60 67 a 89 1,59 1,2 1,4 2,50 97 a 117 2,96 2,2 2,6 PC-T1 3,67 158 a 167 2,00 1,5 1,7 3,10 63 a 78 1,59 1,2 1,4 3,35 91 a 94 1,60 1,2 1,4 PC-T2 4,18 161 a 177 6,39 4,2 5,6
137
Figura (VI.9) – Curvas de excesso de poropressão versus tempo – PC-E1-A.
Figura (VI.10) – Curvas de excesso de poropressão versus tempo – PE-E1.
ORLEACH - PC-E1-A
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
2,60
2,80
3,00
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
t (DIAS)
LN D
O E
XCES
SO D
E PO
RO
PRES
SÃO
(kPa
)TRECHO ESPESSURA PERÍODO ALFA1 ATERRO (m) (DIAS) (10-07) 1 2,41 40 a 49 3,08 2 2,90 91 a 98 3,84 3 4,24 157 a 172 2,16
1
2
3
ORLEACH - PE-E1
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
2,60
2,80
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
t (dias)
LN D
O E
XCES
SO D
E PO
RO
PRES
SÃO
(kPa
)
1
2 3
TRECHO ESPESSURA PERÍODO ALFA1 ATERRO (m) (DIAS) (10-07) 1 2,41 49 a 59 3,06 2 2,90 81 a 110 3,95 3 4,24 157 a 172 1,86
138
Figura (VI.11) – Curvas de excesso de poropressão versus tempo – PC-E2-B.
Figura (VI.12) – Curvas de excesso de poropressão versus tempo – PE-E2.
ORLEACH - PC-E2-B
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
2,60
2,80
3,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
t ( DIAS)
LN D
O E
XCES
SO D
E PO
RO
PRES
SÃO
(kPa
)
12
3
TRECHO ESPESSURA PERÍODO ALFA1 ATERRO (m) (DIAS) (10-07) 1 1,96 37 a 51 1,87 2 3,00 75 a 96 2,57 3 3,00 138 a 183 1,66
ORLEACH - PE-E2
1,70
1,90
2,10
2,30
2,50
2,70
2,90
3,10
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
t (DIAS)
LN D
O E
XCES
SO D
E PO
RO
PRES
SÃO
(kPa
)
TRECHO ESPESSURA PERÍODO ALFA1 ATERRO (m) (DIAS) (10-07) 1 1,96 30 a 51 2,14 2 3,00 70 a 96 1,80 3 3,00 138 a 183 1,06
1 2
3
139
Figura (VI.13) – Curvas de excesso de poropressão versus tempo – PC-T1.
Figura (VI.14) – Curvas de excesso de poropressão versus tempo – PC-T2.
ORLEACH - PC-T1
1,80
1,90
2,00
2,10
2,20
2,30
2,40
2,50
2,60
2,70
2,80
50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270
t (DIAS)
LN D
O E
XCES
SO D
E PO
RO
PRES
SÃO
(kPa
)
TRECHO ESPESSURA PERÍODO ALFA1 ATERRO (m) (DIAS) (10-07) 1 1,60 67 a 89 1,59 2 2,50 97 a 117 2,96 3 3,67 158 a 167 2,00
1
2
3
ORLEACH - PC-T2
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
t ( DIAS )
LN D
O E
XCES
SO D
E PO
RO
PRES
SÃO
(kPa
)
TRECHO ESPESSURA PERÍODO ALFA1 ATERRO (m) (DIAS) (10-07) 1 3,10 63 a 78 1,59 2 3,35 91 a 94 1,60 3 4,18 161 a 177 6,39
1
2
3
140
VI.4 – ANÁLISE DOS ENSAIOS DE DISSIPAÇÃO COM O PIEZOCONE
Para a determinação dos coeficientes de adensamento horizontal, através dos
ensaios de dissipação das poropressões, os quais foram apresentados nas figuras
(IV.7 e IV.8), fez-se uso do método proposto por HOULSBY e TEH (1988), o qual
admite a consideração do índice de rigidez do solo Ir. Com base na literatura
disponível para depósitos naturais de argila em solos brasileiros, o índice de rigidez
admitido para o depósito em análise foi de Ir = 100.
A estimativa do coeficiente de adensamento, feita através da expressão
(VI.2), considerou uma porcentagem de dissipação (u = 50%) para todos os casos,
exceto para o ensaio realizado (E1-01) na profundidade de 2,03 metros, sendo
admitido uma dissipação (u = 40%) por razão do ensaio não ter atingido 50% de
dissipação.
tIrRTch
2*
= (VI.2)
Os valores de ch obtidos por este procedimento correspondem a
propriedades do solo na faixa pré-adensada. Para a obtenção dos mesmos na faixa de
comportamento normalmente adensado, fez-se uso da formulação sugerida por
BALIGH e LEVADOUX (1986), admitindo o valor de 0,10 para a relação (RR/CR) entre
o índice de compressão e recompressão. A tabela (VI.8) apresenta os resultados dos
coeficientes de adensamento obtidos através dos ensaios de dissipação.
Tabela (VI.8) – Resultado das análises dos ensaios de dissipação.
ENSAIO PROF. (m)
ui (kPa)
u0 (kPa)
u50% (kPa)
tempo (s)
ch (pa.) (10-03 cm2/s)
ch(na.) (10-03 cm2/s)
E1-01 2,03 35,00 19,30 28,72 4088 1,1 (*) 0,1 (*) E1-02 4,01 59,00 39,10 49,05 4586 1,7 0,2 E1-03 6,38 109,00 62,80 85,90 1093 7,3 0,7 E2-01 3,03 59,00 29,30 44,15 3811 2,1 0,2 E2-02 5,98 101,00 58,80 79,90 1226 6,5 0,6
(*) – Valores obtidos para porcentagem de dissipação de 40%.
Os resultados dos coeficientes de adensamento para a faixa de
comportamento normalmente adensado, numa análise inicial, apresentam-se muito
inferiores aos obtidos pelos métodos descritos anteriormente, excetuando os ensaios
realizados em maiores profundidades. Observou-se durante a análise, que o
equipamento utilizado não oferecia uma definição acurada dos valores de poro-
141
pressão, sendo estes sem casas decimais, gerando dificuldades para a obtenção
correta do tempo para estabilização das leituras. Outro problema observado refere-se
a saturação da pedra porosa, conforme pode ser observado nos ensaios de
dissipassão apresentados nas figuras do ítem IV.6.3.
VI.5 – ANÁLISE DOS COEFICIENTES DE ADENSAMENTO A PARTIR DOS ENSAIOS DE PERMEABILIDADE “IN SITU”
Os ensaios de permeabilidade “in situ”, descritos detalhadamente no item
(V.4), têm seus resultados apresentados nas tabelas (V.5 e V.6) para as estações
instrumentadas E1 e E2 respectivamente. A análise limitou-se aos resultados obtidos
para os piezômetros de Casagrande locados no meio da camada de argila mole.
O coeficiente de adensamento, determinado através da equação (II.2), foi
calculado fazendo-se uso do coeficiente de compressibilidade volumétrica, obtido
através dos recalques das aranhas magnéticas e da variação das tensões efetivas.
Para isto fez-se uso da variação dos recalques das aranhas, mais próximas
aos piezômetros analisados, tomados a partir da distância inicial entre as mesmas.
O cálculo das tensões no solo foi realizado admitindo o peso específico do
aterro como sendo 18 kN/m3 , baseado nos ensaios de densidade “in situ” realizados e
apresentados na tabela (IV.3). O peso específico do solo, admitido como sendo 12
kN/m3 , foi obtido através de correlações via umidade e dos ensaios de adensamento
conforme apresentado na tabela (IV.8). A variação das tensões no solo foi obtida a
partir das tensões geostáticas iniciais na posição dos piezômetros. A tabela (VI.9)
apresenta as tensões no solo assim como os valores dos coeficientes de
compressibilidade.
142
Tabela (VI.9) – Resultado das tensões no solo e valores de mv.
RECALQUE DAS ARANHAS (m) TENSÕES NO SOLO (kPa) mv
DESIG. DATA AM-S AM-I ∆H σ U σ' ∆σ' (m2/KN)
Inicial 0,00 0,00 0,00 42,00 35,00 7,00 - - 25-jul-02 0,30 0,16 0,14 85,15 58,76 26,39 19,39 0,003603-set-02 0,51 0,25 0,26 90,84 54,5 36,34 29,34 0,004510-set-02 0,54 0,27 0,27 90,70 54,56 36,14 29,14 0,004715-out-02 0,62 0,30 0,32 90,34 51,78 38,56 31,56 0,0051
PC-E1-A
13-nov-02 0,79 0,44 0,35 116,36 53,49 62,87 55,87 0,0032Inicial 0,00 0,00 0,00 42,00 35,00 7,00 - -
19-jul-02 0,15 0,03 0,12 87,49 68,70 18,79 11,79 0,004520-ago-02 0,35 0,08 0,27 89,83 70,20 19,63 12,63 0,009513-set-02 0,54 0,15 0,39 102,18 65,43 36,75 29,75 0,0058
PC-E2-B
08-jan-03 0,88 0,31 0,57 101,14 59,40 41,74 34,74 0,0073NOTA – Distância inicial entre as aranhas superior (S) e inferior(I) (1 e 2) na E1 = 1,98
e (2 e 3) na E2 = 2,25.
Com base nos coeficientes de compressibilidade calculados, a tabela (VI.10)
apresenta os resultados dos coeficientes de adensamento.
Tabela (VI.10) – Coeficientes de adensamento a partir de ensaios de permeabilidade
“in situ”.
DESIG. DATA TEMPO (DIAS)
ESPESSURADE ATERRO
(m)
COEF. DE PERMEABILIDADE
(10-07cm/s)
COEF. DE ADENSAMENTO
(10-03 cm2/s) m=1 m=3 m=5 m=1(*) m=3 m=5
25-jul-02 55 2,625 26,6 40,6 47,1 7,3 11,1 12,9 03-set-02 95 2,900 4,5 6,8 7,9 1,0 1,5 1,8 10-set-02 102 2,900 5,6 8,4 9,8 1,2 1,8 2,1 15-out-02 137 2,900 5,0 7,6 8,8 1,0 1,5 1,7
PC-E1-A
13-nov-02 166 4,243 16,8 25,5 29,7 5,3 8,1 9,4 19-jul-02 30 1,955 77,3 118,0 137,0 17,1 26,1 30,3
20-ago-02 62 2,222 18,1 27,6 32,0 1,9 2,9 3,4 13-set-02 86 3,000 4,6 6,9 8,1 0,8 1,2 1,4
PC-E2-B
08-jan-03 203 3,000 12,3 18,7 21,7 1,7 2,6 3,0 (*) – Valores utilizados para comparação com outros métodos e ensaios.
De acordo com os resultados encontrados, nota-se uma boa concordância
entre os valores de ch para o carregamento de 2,0 a 3,0 metros de espessura nos dois
pontos analisados. Estes compreendem valores de 0,8 a 1,9x10-03 cm2/s. O primeiro e
o último ensaio realizados na estação E1, assim como o primeiro ensaio na estação
E2, apresentaram-se destoados da faixa de variação encontrada.
143
VI.6 – ANÁLISE DE RESULTADOS DOS ENSAIOS DE ADENSAMENTO
Os dados obtidos dos ensaios de adensamento foram apresentados
previamente nas tabelas ( IV.9 a IV.14) e ilustrados nas figuras (IV.11 a IV.22).
Nota-se, através dos gráficos apresentados, que o trecho de maior curvatura
das curvas apresentou-se menos acentuado, dificultando a determinação da tensão de
pré-adensamento e possivelmente subestimando seu valor. Este aspecto é observado
de forma mais acentuada nas amostras ensaiadas da estação E1. De acordo com o
critério estabelecido por LUNNE et al (1997) para avaliar a qualidade das amostras, o
qual é apresentado na tabela (VI.11), as amostras da estação E1 apresentam-se como
sendo de má qualidade diferentemente da estação E2 que apresentaram boa
qualidade. Com base em informações disponíveis na literatura a respeito de depósitos
naturais de argila mole e os resultados apresentados na tabela (VI.11), conclui-se que
se trata de um depósito de argila levemente sobreadensado.
Tabela (VI.11) – Análise da qualidade das amostras e razão de sobreadensamento.
DESIG. PROF.
MÉDIA (m)
σ'VM
(kPa)
σ'V0
(kPa) RSA e0
e0 para
σ'V0 ∆e/e0
CLASSIFICAÇÃO
DAS AMOSTRAS
E1-01 1,80 5,0 3,6 1,4 9.02 8.41 0.07 Ruim
E1-02 3,98 8,0 7,9 1,0 5.85 5.11 0.13 Ruim
E1-03 5,95 13,0 11,9 1,1 5.24 4.41 0.16 Muito Ruim
E2-01 2,93 11,0 5,7 1,9 7.32 7.06 0.04 Boa
E2-02 5,20 30,0 10,4 2,9 4.29 4.12 0.04 Boa
VI.7 – AJUSTE DE CURVAS TEÓRICAS AOS DADOS DE RECALQUE
Os ajustes foram realizados com base na teoria de adensamento combinado
proposta por CARRILLO (1942), subdivididas na teoria de adensamento vertical,
proposta por TERZAGHI e FROLICH (1936) e estudos desenvolvidos por SCOTT
(1963), baseados na teoria do adensamento radial proposta por BARRON (1948).
Para o cálculo da porcentagem de adensamento vertical fez-se uso das
equações descritas por TAYLOR(1948), sendo utilizadas a equação (II.9), para Uv <
60%, e a equação (II.10) para Uv > 60%.
O cálculo da porcentagem de adensamento radial foi realizado através da
equação (II.17), com base na solução para o caso de deformações verticais iguais
considerando a zona amolgada a partir das dimensões do mandril.
144
O período analisado consistiu na primeira etapa de carregamento de forma a
obter o melhor ajuste das curvas teóricas e de campo, não sendo, portanto, analisados
os efeitos de superposição gerados por carregamentos posteriores.
Para os valores do parâmetro Kh/Ks, relação entre o coeficiente de
permeabilidade na zona intacta e amolgada, geralmente arbitrados dentro da faixa de
variação 1,5 a 3,0, foi fixado o valor igual a 2. Para a relação entre o raio do “smear” e
o raio do mandril Rsm/Rman foi fixado o valor de 1,6 com base nos estudos
desenvolvidos por ONOUE et al (1991). Para a obtenção do raio do “smear” foram
utilizadas as dimensões do mandril, para o cálculo do raio equivalente, multiplicado
pela relação Rsm/Rman.
Inicialmente, o ajuste constava de uma variação nos dias dos dados obtidos
de campo de forma a transladar os mesmos, segundo o eixo do tempo, objetivando
uma aproximação inicial das curvas teóricas com as obtidas da instrumentação.
Posteriormente, fixava-se o valor do recalque final e, por tentativas, realizava-se o
refino do ajuste, variando-se o coeficiente de adensamento. Com isso obtiveram-se
pares ordenados, recalque e coeficiente de adensamento, os quais são apresentados
na figura (VI.15). Para realização da análise comparativa fez-se necessário assumir
pares ordenados que melhor representasse tal análise, sendo estes apresentados na
tabela (VI.12).
Figura (VI.15) – Pares ordenados (Recalque e Coeficiente de Adensamento) obtidos
das análises.
PARES ORDENADOS - RECALQUE E COEFICIENTE DE ADENSAMENTO
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Recalque ( m )
Coe
ficie
nte
de A
dens
amen
to (1
0-03
cm
2 /s)
E1 E2
T1 T2
145
A tabela (VI.12) apresenta os resultados encontrados para esta análise, assim
como os pares ordenados admitidos como ideais.
Os recalques encontrados, referentes a um carregamento parcial, apresentam
boa concordância com os recalques finais previstos via umidade para o mesmo
carregamento, conforme apresentado na figura (III.1). As figuras (VI.16 a VI.19)
ilustram o ajuste realizado entre as curvas teóricas e as obtidas em campo.
Tabela (VI.12) – Resultado das análises das curvas teóricas e da instrumentação.
DESIG
.
ATERRO
(m)
RSM/
RMAN
RSM
(m) n s Kh/Ks m
ρ
(m)
cv
(10-03 cm2/s)
E1 2,90 1,6 0,107 23,2 3,2 2,0 6,70 1,40 2,1
E2 3,00 1,6 0,107 23,2 3,2 2,0 6,70 1,50 2,2
T1 2,55 1,6 0,107 23,2 3,2 2,0 6,70 1,40 1,8
T2 3,35 1,6 0,107 23,7 3,2 2,0 6,84 1,80 2,4
146
Figura (VI.16) – Ajuste da curva teórica com as obtidas da instrumentação PR-E1.
Figura (VI.17) – Ajuste da curva teórica com as obtidas da instrumentação PR-E2.
ADENSAMENTO VERTICAL E RADIAL COMBINADOS AJUSTE DOS DADOS DE RECALQUE DA PLACA E2 - CARREGAMENTO 1
-1,60
-1,40
-1,20
-1,00
-0,80
-0,60
-0,40
-0,20
0,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
TEMPO (DIAS)
REC
ALQ
UE
(m)
ADENSAMENTO VERTICAL E RADIAL COMBINADOS AJUSTE DOS DADOS DE RECALQUE DA PLACA E1 - CARREGAMENTO 1
-1,60
-1,40
-1,20
-1,00
-0,80
-0,60
-0,40
-0,20
0,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
TEMPO (DIAS)
REC
ALQ
UE
(m)
147
Figura (VI.18) – Ajuste da curva teórica com as obtidas da instrumentação PR-T1.
Figura (VI.19) – Ajuste da curva teórica com as obtidas da instrumentação PR-T2.
ADENSAMENTO VERTICAL E RADIAL COMBINADOS AJUSTE DOS DADOS DE RECALQUE DA PLACA T1 - CARREGAMENTO 1
-1,20
-1,00
-0,80
-0,60
-0,40
-0,20
0,00
0 20 40 60 80 100 120 140
TEMPO (DIAS)
REC
ALQ
UE
(m)
ADENSAMENTO VERTICAL E RADIAL COMBINADOS AJUSTE DOS DADOS DE RECALQUE DA PLACA T2 - CARREGAMENTO 1
-2,00
-1,80
-1,60
-1,40
-1,20
-1,00
-0,80
-0,60
-0,40
-0,20
0,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
TEMPO (DIAS)
REC
ALQ
UE
(m)
148
VI.8 – ANÁLISE COMPARATIVA DOS COEFICIENTES DE ADENSAMENTO
Os valores dos coeficientes de adensamento encontrados através dos dados
de recalque, poropressão, ensaios de campo e laboratório são apresentados de forma
resumida nas tabelas (VI.13 a VI.16) para as estações E1 e E2 e trechos de teste T1 e
T2 respectivamente. Os resultados obtidos para o trecho sem drenos, apresentados
na tabela (VI.6), não serão inseridos nas tabelas resumidas a seguir, no entanto, serão
tecidos comentários posteriormente.
As figuras (VI.20 a VI.27) ilustram os resultados encontrados para os
coeficientes de adensamento associados com as tensões efetivas aplicadas no trecho
com drenos verticais. Com base nos resultados obtidos através dos ensaios de
adensamento, os dados reunidos nas tabelas a seguir correspondem à faixa de
variação de tensão efetiva a que o solo foi submetido, tendo sua apresentação
completa explanada no capítulo IV.
Tabela (VI.13) – Quadro resumo dos coeficientes de adensamento – E1.
cv ch
(s/smear) ch
(c/smear)MÉTODOS E ENSAIOS
PROF. (m)
ESPES. DE ATERRO
(m) σ’v
(kPa) (10-03 cm2/s) 1,60 a 2,00 - 25 a 100 0,01 - - 3,60 a 4,35 - 25 a 100 0,06 - - Ensaio de
Adensamento 5,60 a 6,30 - 25 a 100 1,4 a 2,4 - -
Asaoka Toda camada 4,24 60,17 - 0,9 1,0 2,63 27,23 - 2,3 2,7 2,90 36,56 - 2,9 3,3 Orleach
PC-E1-A Meio da camada
4,24 61,38 - 1,6 1,9 2,63 30,26 - 2,3 2,7 2,90 40,30 - 2,9 3,4 Orleach
PE-E1 Meio da camada
4,24 61,06 - 1,4 1,6 2,03 - 4,06 - 0,1 a 1,1 - 4,01 - 8,02 - 0,2 a 1,7 - Piezocone (n.a.)
6,39 - 12,78 - 0,7 a 7,3 - 2,90 36,34 - 1,0 - 2,90 36,14 - 1,2 - Permeabilidade
in situ Meio da camada
2,90 38,56 - 1,0 - Ajuste
recalques Toda camada 2,90 35,64 - - 2,1
Nota: 1) Ensaio de piezocone – limite inferior = n.a. e limite superior = s.a.. 2) No
método de ASAOKA o valor da σ’v foi tomada no meio da camada.
149
Tabela (VI.14) – Quadro resumo dos coeficientes de adensamento – E2.
cv ch
(s/smear) ch
(c/smear)MÉTODOS E ENSAIOS
PROF. (m)
ESPES. DE ATERRO
(m) σ’v
(kPa) (10-03 cm2/s) 2,60 a 3,25 - 25 a 100 0,06 - - Ensaio de
Adensamento 4,90 a 5,50 - 25 a 100 0,5 a 1,4 - - Asaoka Toda camada 3,00 43,21 - 0,8 0,9
1,96 20,79 - 1,4 1,6 3,00 38,53 - 1,9 2,2 Orleach
PC-E2-B Meio da camada
3,00 40,54 - 1,2 1,4 1,96 20,92 - 1,6 1,9 3,00 37,33 - 1,3 1,6 Orleach
PE-E2 Meio da camada
3,00 35,97 - 0,8 0,9 3,04 - 6,08 - 0,2 a 2,1 - Piezocone (n.a.) 5,98 - 11,96 - 0,6 a 6,5 -
2,22 19,63 - 1,9 - 3,00 36,75 - 0,8 - Permeabilidade
in situ Meio da camada
3,00 41,74 - 1,7 - Ajuste
recalques Toda camada 3,00 39,08 - - 2,2
Tabela (VI.15) – Quadro resumo dos coeficientes de adensamento – T1.
cv ch
(s/smear) ch
(c/smear)MÉTODOS E ENSAIOS
PROF. (m)
ESPES. DE ATERRO
(m) σ’v
(kPa) (10-03 cm2/s) Asaoka Toda camada 3,88 48,07 - 1,3 1,6
2,55 46,65 - 1,2 1,4 3,66 61,74 - 2,2 2,6 Orleach
PC-T1 Meio da camada
3,66 58,79 - 1,5 1,7 Ajuste
recalques Toda camada 2,55 28,12 - - 1,8
Tabela (VI.16) – Quadro resumo dos coeficientes de adensamento – T2.
cv ch
(s/smear) ch
(c/smear)MÉTODOS E ENSAIOS
PROF. (m)
ESPES. DE ATERRO
(m) σ’v
(kPa) (10-03 cm2/s) Asaoka Toda camada 4,18 57,91 - 2,2 2,5
3,35 53,79 - 1,2 1,4 3,35 53,97 - 1,2 1,4 Orleach
PC-T2 Meio da camada
4,18 59,38 - 4,2 5,6 Ajuste
recalques Toda camada 3,35 39,61 - - 2,4
150
Figura (VI.20) – Resultados dos coeficientes de adensamento x tensão efetiva vertical
– E1-sem smear.
Figura (VI.21) – Resultados dos coeficientes de adensamento x tensão efetiva vertical
– E1-com smear.
TENSÃO EFETIVA x COEFICIENTE DE ADENSAMENTO HORIZONTAL - ESTAÇÃO E1 - COM SMEAR
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
1 10 100
TENSÃO EFETIVA (kPA)
CH
(10-
03 C
M2/
S)
ASAOKA
ORLEACH-PC
ORLEACH-PE
AJUSTE RECALQUES
TENSÃO EFETIVA x COEFICIENTE DE ADENSAMENTO HORIZONTAL - ESTAÇÃO E1 - SEM SMEAR
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
1 10 100
TENSÃO EFETIVA ( kPA)
CH
(10-
03 C
M2/
S)ASAOKA
ORLEACH-PC
ORLEACH-PE
PIEZOCONE- NA
PERMEABILIDADE IN SITU
PIEZOCONE- SA
151
Figura (VI.22) - Resultados dos coeficientes de adensamento x tensão efetiva vertical
– E2-sem smear.
Figura (VI.23) - Resultados dos coeficientes de adensamento x tensão efetiva vertical
– E2-com smear.
TENSÃO EFETIVA x COEFICIENTE DE ADENSAMENTO HORIZONTAL - ESTAÇÃO E2 - COM SMEAR
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
1 10 100
TENSÃO EFETIVA (kPA)
CH
(10-
03 C
M2/
S)
ASAOKA
ORLEACH-PC
ORLEACH-PE
AJUSTE RECALQUES
TENSÃO EFETIVA x COEFICIENTE DE ADENSAMENTO HORIZONTAL - ESTAÇÃO E2 - SEM SMEAR
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
1 10 100
TENSÃO EFETIVA ( kPA)
CH
(10-
03 C
M2/
S)
ASAOKA
ORLEACH-PC
ORLEACH-PE
PIEZOCONE- NA
PERMEABILIDADE IN SITU
PIEZOCONE- SA
152
Figura (VI.24) - Resultados dos coeficientes de adensamento x tensão efetiva vertical
– T1-sem smear.
Figura (VI.25) - Resultados dos coeficientes de adensamento x tensão efetiva vertical
– T1-com smear.
TENSÃO EFETIVA x COEFICIENTE DE ADENSAMENTO HORIZONTAL - ESTAÇÃO T1 - SEM SMEAR
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
1 10 100
TENSÃO EFETIVA ( kPA)
CH
(10-
03 C
M2/
S) ASAOKA ORLEACH-PC
TENSÃO EFETIVA x COEFICIENTE DE ADENSAMENTO HORIZONTAL - ESTAÇÃO T1 - COM SMEAR
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
1 10 100
TENSÃO EFETIVA (kPA)
CH
(10-
03 C
M2/
S)
ASAOKA
ORLEACH-PC
AJUSTE RECALQUES
153
Figura (VI.26) - Resultados dos coeficientes de adensamento x tensão efetiva vertical
– T2-sem smear.
Figura (VI.27) - Resultados dos coeficientes de adensamento x tensão efetiva vertical
– T2-com smear.
TENSÃO EFETIVA x COEFICIENTE DE ADENSAMENTO HORIZONTAL - ESTAÇÃO T2 - SEM SMEAR
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
1 10 100
TENSÃO EFETIVA ( kPA)
CH
(10-
03 C
M2/
S) ASAOKA ORLEACH-PC
TENSÃO EFETIVA x COEFICIENTE DE ADENSAMENTO HORIZONTAL - ESTAÇÃO T2 - COM SMEAR
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
1 10 100
TENSÃO EFETIVA (kPA)
CH
(10-
03 C
M2/
S)
ASAOKA
ORLEACH-PC
AJUSTE RECALQUES
154
Os resultados encontrados para os diferentes métodos de análise e ensaios
mostram uma consistência global dos coeficiente de adensamento horizontal obtidos
através da instrumentação e ensaios de campo, mas não nos resultados dos
coeficientes de adensamento vertical, obtidos de ensaios de adensamento e dados de
recalque.
Analisando-se inicialmente os resultados de cv obtidos dos ensaios de
adensamento e de dados de recalque das placas PR-232 e PR-309, estes apresentam
valores de cv(s)/cv(lab.) iguais a 120 e 3,5, obtidos para a camada superficial e
intermediária da estação E1 respectivamente, em comparação com a média, 1,3x10-03
cm2/s obtida através dos dados de recalque das placas. A mesma análise realizada
para a camada superficial da estação E2 apresentou um valor de cv(s)/cv(lab.) igual a
20. Os resultados obtidos nos ensaios de laboratório realizados em amostras situadas
no terço inferior da estação E1 e em maior profundidade na estação E2, apresentaram
boa concordância com os obtidos dos dados de recalque das placas.
A discrepância dos valores encontrados para a relação cv(s)/cv(lab.), conforme
descrito anteriormente, reside no fato de se tratar de amostras de má qualidade.
Entretanto, o valor médio encontrado para cv, obtido das placas de recalque PR-232 e
PR-309, locadas no trecho sem drenos, apresenta-se muito próximo da faixa de
variação encontrada para ch obtidos através do método de ORLEACH (1983), ensaios
de permeabilidade “in situ” e ajuste dos recalques para o trecho com drenos
considerando a relação (r = ch/cv) como sendo igual a 1.
Analisando As figuras (VI.20 a VI.27), verifica-se uma boa concordância entre
os valores de ch retroanalisados com os dados de recalque e poropressão, e entre
estes, e os obtidos nos ensaios de permeabilidade “in situ”, sendo esta concordância
mais intensa na estação E2. Verifica-se ainda, uma pequena discrepância nos valores
encontrados para o último período de análise realizada na estação T2 através do
método de ORLEACH (1983).
O primeiro ensaio de permeabilidade “in situ”, realizado nas estações E1 e
E2, apresentou valores de ch elevados em comparação com os obtidos
posteriormente. Este fato pode ser justificado pelo próprio processo de adensamento
que, inicialmente, se processa mais rapidamente, sendo incrementado pela drenagem
radial através do uso dos drenos verticais.
Os resultados obtidos dos dados de poropressão, através do método de
ORLEACH (1983), provenientes dos piezômetros de Casagrande e piezômetros
elétricos, apresentaram valores de ch muito próximos e às vezes até coincidentes para
a mesma faixa de tensão aplicada.
155
Os resultados encontrados através de ensaios de dissipação com piezocone,
realizados nas estações E1 e E2, apresentaram boa concordância entre si, situando-
se entre de 0,1 a 0,7x10-03 cm2/s para a faixa de comportamento normalmente
adensada. Entretanto, estes resultados destoam dos valores encontrados através dos
outros métodos de análise para a mesma faixa de tensão aplicada.
Comparando os valores de ch obtidos para a estação E1 e para os trechos de
teste T1 e T2, os quais possuem drenos diferentes, verifica-se que, para os dados de
recalque, ch(s)T2 > ch(s)E! > ch(s)T1, entretanto, para os dados de poropressão têm-se ch
ch(u)E1 > ch(u)T1 > ch(u)T2. Com base nesta análise, conclui-se que os drenos utilizados
apresentaram desempenho muito parecido, não sendo possível intitular o de melhor
desempenho.
Os resultados obtidos de ch, através do ajuste da curva teórica com a obtida
da instrumentação, levando em consideração o efeito do amolgamento, ficaram
compreendidos numa pequena faixa de valores, 1,8 a 2,4x10-03 cm2/s. Estes
resultados mostram-se coerentes quando comparados com os resultados obtidos
através dos dados de recalque e poropressão, compreendidos entre 0,9 a 2,6x10-03
cm2/s, para a mesma faixa de tensão aplicada. Verifica-se ainda que a relação entre
chcom smear/ chsem smear varia de 1,11 a 1,23 para os dados de recalque e de 1,13 a 1,33
para os dados de poropressão.
Finalmente apresenta-se na tabela (VI.17) os valores médios dos coeficientes
de adensamento obtidos através dos métodos que apresentaram resultados mais
consistentes.
Tabela (VI.17) – Quadro resumo dos valores médios dos coeficientes de
adensamento.
VALORES MÉDIOS DE COEFICIENTE DE ADENSAMENTO (10-03 cm2/s)
LOCAL
ORLEACH PERMEABILIDADE ÏN SITU" AJUSTE RECALQUES
E1 2,6 1,1 2,1 E2 1,6 1,5 2,2 T1 1,9 - 1,8
COM DRENOS
T2 1,4 - 2,4 232 - - 1,0 SEM
DRENOS 309 - - 1,7
156
VII – CONCLUSÕES E PROPOSTAS PARA PESQUISAS FUTURAS
VII.1 – CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Este capítulo tem como objetivo apresentar as conclusões e sugestões para
pesquisas futuras visando contribuir para o desenvolvimento da geotecnia, no que se
refere a previsão do comportamento de aterros construídos sobre solos moles.
VII.2 – CONCLUSÕES
VII.2.1 – CONCLUSÕES SOBRE A INSTRUMENTAÇÃO
a) As placas de recalque mostraram-se eficientes para as medidas dos
dados de recalques, devido a sua fácil instalação e praticidade nas
leituras para obtenção dos dados;
b) As informações geradas pelas aranhas magnéticas foram fundamentais
para a compreensão do comportamento dos recalques nas subcamadas e
na obtenção do coeficiente de deformação volumétrica mv, utilizado no
cálculo do coeficiente de adensamento obtido através dos ensaios de
permeabilidade “in situ”;
c) Os dados de poro-pressão obtidos dos piezômetros Casagrande e
elétricos apresentaram boa concordância gerando informações
piezométricas consistentes;
d) Os medidores de nível de água apresentaram-se eficientes e de fácil
instalação, gerando informações importantes a respeito do fluxo no tapete
drenante e na obtenção do excesso de poropressão juntamente com os
piezômetros Casagrande e piezômetros elétricos.
VII.2.2 – CONCLUSÕES SOBRE OS RECALQUES
a) Os resultados obtidos com o método de ASAOKA e os esperados em
projeto apresentaram boa concordância na estimativa do recalque final,
com erro relativo médio de 6,5% para as placas analisadas;
b) Os recalques observados, em torno de 2 metros, em camada de argila
orgânica com 7,0 metros de espessura representa uma deformação de
28% e ainda assim os drenos continuaram com funcionamento
157
satisfatório, de maneira que, ao que parece, não ocorreu a interrupção
dos drenos por enrugamento.
VII.2.3 – CONCLUSÕES SOBRE OS COEFICIENTES DE ADENSAMENTO
a) Os resultados dos coeficientes de adensamento vertical provenientes dos
ensaios de adensamento foram extremamente influenciados pela
amostragem deficiente e seus valores são pouco confiáveis;
b) Os valores dos coeficientes de adensamento obtidos dos ensaios de
dissipassão com piezocone apresentaram-se pouco confiáveis devido a
problemas de saturação da pedra porosa;
c) O valor médio do coeficiente de adensamento vertical, 1,3x10-03 cm2/s,
obtido através das placas de recalque no trecho sem drenos, se insere na
faixa de variação encontrada para valores de coeficiente de adensamento
horizontal através de outros métodos de análise;
d) Os valores dos coeficientes de adensamento obtidos com os dados de
poropressão provenientes dos piezômetros Casagrande e elétricos,
através do método de ORLEACH (1983), apresentaram boa concordância;
e) Os valores dos coeficientes de adensamento horizontal, obtidos para os
trechos que possuem drenos diferentes, apresentaram, para os dados de
recalque, ch(s)T2 > ch(s)E1 > ch(s)T1, entretanto, para os dados de poro-
pressão têm-se ch(u)E1 > ch(u)T1 > ch(u)T2. Com base nesta análise,
concluiu-se que os drenos utilizados apresentaram desempenho muito
parecido, não sendo possível intitular o de melhor desempenho;
f) A média dos resultados dos coeficientes de adensamento horizontal, para
o trecho com drenos, obtidos através do método de ORLEACH (1983) e
ajuste dos recalques apresentaram boa concordância;
g) A média dos resultados dos coeficientes de adensamento horizontal,
obtidos dos ensaios de permeabilidade “in situ”, apresentaram melhor
concordância com os obtidos através do método de ORLEACH (1983) na
estação E2 e os obtidos dos ajustes de recalque para as placas de
recalques do trecho sem drenos.
158
VII.3 – PROPOSTAS PARA PESQUISAS FUTURAS
a) Análise dos dados de recalque e poropressão dos outros instrumentos
instalados na área, os quais foram retirados do escopo do presente
trabalho por questões de espaço e tempo;
b) Análise dos resultados obtidos dos piezômetros Casagrande situados no
terço inferior e superior de modo a verificar a influência da drenagem
vertical;
c) Analise do processo de adensamento através de programas de
computador e compará-los com os resultados obtidos de campo;
d) Análise comparativa do comportamento de aterro sobre solos moles com
diferentes espaçamentos de drenos verticais.
159
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163
Foto 1 – Equipamento utilizado no ensaio de palheta. Foto 2 – Detalhe da mesa de torque utilizada no ensaio de palheta.
APÊNDICE 1 – FOTOS REFERENTES À EXECUÇÃO DA OBRA
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Foto 3 – Montagem do pistão utilizado na retirada de amostras Osterberg. Foto 4 – Inserção do amostrador no pistão.
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Foto 5 – Retirada da amostra Osterberg. Foto 6 – Amostrador tipo Shelby.
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Foto 7 – Equipamento utiliado para instalação do piezômetro elétrico. Foto 8 - Equipamento utiliado para instalação das aranhas magnéticas
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Foto 9 – Piezômetro Casgrande instalado. Ao lado medidor de nível de água a ser instalado. Foto 10 – Instalação de piezômetro Casagrande.
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Foto 11 – Instalação do inclinômetro nas adjacências do trecho especial. Foto 12 – Realização de leitura de referência no inclinômetro.
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Foto 13 –Instalação das típica das placas de recalque nas adjacências do inclinômetro no trecho especial.. Foto 14 – Ensaio de permeabilidade “in situ’ e leitura dos instrumentos na estação instrumentada E1.
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Foto 15 – Confecção dos drenos franceses. Foto 16 – Início da cravação dos drenos verticais.
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Foto 17 – Detalhe da inserção da talisca para cravação dod drenos verticais. Foto 18 – Aplicação de geotêxtil no trecho especial.
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Foto 19 – Visão geral da obra. No alto à direita, a área de estudo em estado virgem.
Foto 20 – Visão geral da obra em estágio avançado. No alto à esquerda, a área em estudo.
